JP5793528B2

JP5793528B2 - 熱源ユニットおよびこれを用いた消色装置

Info

Publication number: JP5793528B2
Application number: JP2013093753A
Authority: JP
Inventors: 貴弘川口
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba TEC Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba TEC Corp
Priority date: 2013-04-26
Filing date: 2013-04-26
Publication date: 2015-10-14
Anticipated expiration: 2033-04-26
Also published as: JP2014215505A; US9044978B2; US20140320580A1

Description

本発明の実施形態は、熱源ユニットおよびこれを用いた消色装置に関する。

従来、電子写真等のトナーを加熱・加圧することで用紙に定着する画像形成装置においては、定着装置内で紙ジャムが発生した場合や通過中に停止した場合の用紙の除去方法として、プレスローラとヒートローラに連絡する搬送用ノブを回転させる方法、あるいは、プレスローラとヒートローラの加圧を解除した後に用紙を引き出す方法が広く採用されている。

特開平７−８４４２１号公報

しかしながら、上記の技術においては、1対のヒートローラとプレスローラが反転して直列状態で配置されている熱源ユニットでは熱源間の距離があるため、紙送り用のノブや、プレスローラの加圧を解除しても熱源ユニット内部でジャムした用紙を容易に除去することは出来ない。このため、熱源ユニット内で紙ジャムした用紙を除去するためにプレスローラとヒートローラが分離する開放機構を採用しているが、熱源ユニットを一度に大きく開いてしまうと高温に熱せられたヒートローラが露出してしまい、紙ジャムした用紙の除去作業に不都合があった。

そこで、本発明は、上記従来技術の問題に鑑み、熱源ユニット内で滞留または紙ジャムした用紙の除去作業を容易かつ安全に行える熱源ユニットおよびこれを用いた消色装置を提供することを解決しようとする課題とする。

本発明の一実施形態に係る熱源ユニットは、用紙の一方の面側に設けられ、前記用紙を前記一方の面側から加熱する第１の加熱部材と、前記第１の加熱部材に対向して設けられ、前記用紙を他方の面側から前記第１の加熱部材方向に加圧しながら回転し、用紙の搬送方向に搬送する第１のプレスローラと、前記第１のプレスローラより前記搬送方向の下流側において、前記用紙の他方の面側に設けられ、前記用紙を前記他方の面側から加熱する第２の加熱部材と、前記第２の加熱部材に対向して設けられ、前記用紙を前記一方の面側から前記第２の加熱部材方向に加圧しながら回転し、前記搬送方向に搬送する第２のプレスローラと、回転軸の周りに複数のバネ部材が巻き掛けられ、前記第２の加熱部材と前記第１のプレスローラを含む内側ユニットに対して前記第１の加熱部材と前記第２のプレスローラを含む外側ユニットが前記回転軸を中心に開閉する熱源開閉機構と、を備え、前記熱源開閉機構は、前記第１の加熱部材に対して前記第１のプレスローラが対向し、前記第２の加熱部材に前記第２のプレスローラが対向する閉止状態と、熱源開放方向へ作用する前記外側ユニットの荷重と熱源閉止方向に作用する前記バネ部材の第１の弾性力とが釣り合う第１の開放状態と、前記内側ユニットに対する前記外側ユニットの可動域において前記第１の開放状態よりも開放角度が大きく、かつ、前記外側ユニットの荷重及び前記第１の開放状態から前記熱源開放方向への押圧力を加えた力と前記熱源閉止方向に作用する前記バネ部材の第２の弾性力とが釣り合う第２の開放状態との間で開閉すること特徴とすることを特徴とする。

本発明の一実施形態に係る熱源ユニットを有する消色装置の全体構成例を示す模式図。図１に示す消色部の内部構造を示す断面図。図２に示す消色部を示す斜視図。図３に示す消色部の開閉用レバーを解除した状態を示す斜視図。図４の要部を拡大した斜視図。図３に示す消色部における第１段階の開放状態を示す斜視図。図６に示す消色部における第１段階の開放状態を示す斜視図。図３に示す消色部における第２段階の開放状態を示す斜視図。図８に示す消色部における第２段階の開放状態を示す側面図。図８に示す消色部における第２段階の開放状態を示す斜視図。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。
図１は、本実施形態に係る熱源ユニットが適用される消色装置１０の全体構成例を示す模式図である。消色装置１０は、操作ボタンおよび表示部を含む操作パネル１１、給紙部１２、読取部であるスキャナ１３、用紙Ｓの搬送状態を検出する超音波センサ１４および用紙Ｓ上の画像を消色する熱源ユニットである消色部２０を備える。さらに、消色装置１０は、第１の搬送路１４１、第２の搬送路１４２、第３の搬送路１４３、第４の搬送路１４４および第５の搬送路１４５の他、排紙部である第１の排紙トレイ１５および第２の排紙トレイ（リジェクトボックス）１６を備える。

各搬送路１４１〜１４５は、用紙Ｓを搬送するため複数の搬送ローラ１７を有し、各搬送ローラ１７を駆動する複数のモータ１８を備えている。また、各搬送路１４１〜１４５は、各搬送路１４１〜１４５へ正確に用紙Ｓを搬送するため、複数のゲート１９を設けている。

第１の搬送路１４１は、給紙部１２から用紙Ｓをスキャナ１３に搬送する。第２の搬送路１４２は、矢印Ａで示す方向に、用紙Ｓをスキャナ１３から消色部２０に搬送する。第３の搬送路１４３は、用紙Ｓを消色部２０から再度スキャナ１３に搬送する。第４の搬送路１４４は、用紙Ｓをスキャナ１３から第１の排紙トレイ１５に搬送する。第５の搬送路１４５は、用紙Ｓをスキャナ１３から第２の排紙トレイ（リジェクトボックス）１６に搬送する。

第１の排紙トレイ１５は、例えば画像を消色処理した後に再利用が可能な用紙Ｓを回収する。第２の排紙トレイ（リジェクトボックス）１６は、再利用が不可能であり、通常廃棄してリサイクルする用紙Ｓを回収する。

消色装置１０は、概ね以下の（１）〜（５）の動作を行う。

（１）第１の搬送路１４１により、給紙部１２から供給される用紙Ｓをスキャナ１３で読み取る。スキャナ１３は、第１のスキャナ１３１と第２のスキャナ１３２を含み、用紙Ｓの両面を読み取る。スキャナ１３は、例えば用紙Ｓの画像を消色する前に画像データを読み取る。同時に、スキャナ１３は、用紙Ｓのプリント状況を読み取る。

（２）スキャナ１３で読み取った画像データの保存等を行う。またスキャナ１３で読み取ったプリント状況から、用紙Ｓに破れやシワがある場合は、第５の搬送路１４５に用紙Ｓを導き、リジェクトボックス１６に搬送する。破れやシワのない用紙Ｓは、第２の搬送路１４２により消色部２０に搬送する。

（３）消色部２０に搬送された用紙Ｓは、消色部２０を通過する際に加熱され、用紙Ｓに形成された画像を熱によって消色する。消色部２０は、例えば１８０〜２００℃の比較的高い温度で用紙Ｓを加熱・加圧して、用紙Ｓ上の画像を消色する。消色部２０の具体的な構成については、後述する。

（４）消色部２０を通過した用紙Ｓは第３の搬送路１４３により、再度スキャナ１３に搬送する。スキャナ１３は、画像領域に消色性の色剤で形成された画像が確実に消色されたか否かを確認するため、再度プリント状況を読み取る。

（５）再利用可能な用紙Ｓを、第４の搬送路１４４により第１の排紙トレイ１５に搬送する。スキャナ１３で読み取ったプリント状況から、画像領域に非消色性色剤で形成した画像、或いは手書きした画像が残っている場合、更には破れやシワを生じた用紙Ｓは、第５の搬送路１４５によりリジェクトボックス１６に搬送する。

図２は、消色部２０の内部構造の具体例を示す断面図である。消色部２０は、給紙部１２が供給した用紙Ｓを所定の熱源設定温度の熱源で加熱しながら搬送路内を搬送し、用紙Ｓ上の画像を消色する。図２に示すように、消色部２０は、第１の消色部２０１と第２の消色部２０２を有する。第１の消色部２０１は、加熱部材である第１のヒートローラ２１３と加圧部材である第２のプレスローラ３０１を含む。同様に、第２の消色部２０２は、第２のヒートローラ２１４と第２のプレスローラ３０２を含む。また、第１の消色部２０１と第２の消色部２０２は、構成は同じであるが上下が反転している。第１のプレスローラ３０１および第２のプレスローラ３０２は、それぞれ回転軸３０３，３０４を中心に回転する回転ローラであり、用紙Ｓの幅方向に延びる円筒状をなす。

用紙Ｓは矢印Ａ方向から第２の搬送路１４２上に搬送される。矢印Ａの方向は、図１の矢印Ａの方向に相当する。第１のヒートローラ２１３，第２のヒートローラ２１４は、円筒状のハロゲンヒータ２４１，２４２をそれぞれ有している。用紙搬入側の側面には、ペーパーガイド３１を取り付け、用紙搬出側の側面には、ペーパーガイド３２を取り付けている。ペーパーガイド３１は、ペーパーガイド３３とともに用紙Ｓの搬入をガイドする。ペーパーガイド３３は、ペーパーガイド３１と対向して消色装置１０内に固定される。ペーパーガイド３２は、ペーパーガイド３４とともに用紙Ｓの搬出をガイドする。ペーパーガイド３４は、ペーパーガイド３２と対向して消色装置１０内に固定される。ペーパーガイド３２，３４は、第２の消色部２０２に用紙Ｓを搬入する際のガイドとなる。

第１のプレスローラ３０１および第２のプレスローラ３０２は、第１のヒートローラ２１３および第２のヒートローラ２１４の長手方向にそれぞれ接する円筒状の回転ローラであり、回転軸３０３，３０４を中心にそれぞれ回転する。第１のプレスローラ３０１および第２のプレスローラ３０２は、例えばシリコンスポンジ等の弾性体の表面に離形性を有するチューブを接着して形成されている。回転軸３０３，３０４を第１のヒートローラ２１３および第２のヒートローラ２１４の方向にそれぞれ付勢することで、用紙Ｓは、第１のヒートローラ２１３と第１のプレスローラ３０１の間、第２のヒートローラ２１４と第２のプレスローラ３０２との間にそれぞれ挟まれ、加圧・加熱されながら搬送される。

第１の消色部２０１において、第１のプレスローラ３０１を第１のヒートローラ２１３の方向に付勢する圧力（ピンチ圧）をＦ１で示す。第２の消色部２０２において、第２のプレスローラ３０２を第２のヒートローラ２１４の方向に付勢する圧力（ピンチ圧）をＦ２で示している。ピンチ圧Ｆ１とピンチ圧Ｆ２の比は、例えば３：２である。

ピンチ圧Ｆ１を与えるため、例えば、回転軸３０３をバネによって第１のヒートローラ２１３側に引っ張るようにする。また。ピンチ圧Ｆ２を与えるため、例えば、回転軸３０４をバネによって第２のヒートローラ２１４側に引っ張るようにする。

次に、第１の消色部２０１および第２の消色部２０２による用紙Ｓの消色処理について説明する。用紙Ｓは、第２の搬送路１４２を介してペーパーガイド３１，３３にガイドされて消色部２０に搬入される。第１の消色部２０１のプレスローラ３０１と第２の消色部２０２のプレスローラ３０２が反対方向に回転することで、用紙Ｓは予め設定した速度で矢印Ａ方向に搬送される。

搬送路の上流側にある第１の消色部２０１では、ピンチ圧Ｆ１によって第１のプレスローラ３０１を第１のヒートローラ２１３に対して加圧して接触させる。第１のプレスローラ３０１と第１のヒートローラ２１３の接触点（一点鎖線Ｘ０１）は用紙Ｓに熱を伝えるニップ領域を形成し、用紙がニップ領域Ｘ０１を通過することにより、用紙面が加熱され、用紙Ｓの一方の面に形成された画像が消色される。

用紙Ｓに消色可能な色剤を用いて画像が形成されている場合、色剤は既定の温度に達することで消色される。第１のヒートローラ２１３は円筒状のハロゲンヒータ２４１により均一に加熱され、消色可能な温度に維持される。第１のヒートローラ２１３の温度は、サーミスタ（図示省略する）によって検出され、温度検出結果を元に適正な温度に維持される。

用紙Ｓは、第１の消色部２０１から排出されると、ペーパーガイド３２，３４にガイドされて第２の消色部２０２に搬入される。搬送路の下流側にある第２の消色部２０２では、第２のプレスローラ３０２と第２のヒートローラ２１４の上下関係が第１の消色部２０１とは反転しており、ピンチ圧Ｆ２によって第２のプレスローラ３０２を第２のヒートローラ２１４に対して加圧して接触させる。

第２のプレスローラ３０２と第２のヒートローラ２１４の接触点（一点鎖線Ｘ０２）には用紙Ｓに熱を伝えるニップ領域が形成されている。用紙Ｓがニップ領域Ｘ０２を通過することにより、用紙面が加熱され、用紙Ｓの他方の面に形成された画像が消色される。両面が消色された用紙Ｓは、ペーパーガイド３４に沿って排出され、第３の搬送路１４３に送られる。

第１の消色部２０１と第２の消色部２０２の構成は同じであるが、上下が反転して各ローラを直列状態で配置しているため、用紙Ｓは、第１の消色部２０１によって一方の面が消色され、第２の消色部２０２によって他方の面が消色される。したがって、用紙Ｓの両面を効率よく消色することができる。

図３は、図２に示す消色部２０を示す斜視図である。同図に示されるように、消色部２０の両端には、一対の開閉用レバー２０ａが設けられている。また、消色部２０の側面上であって、一対の開閉用レバー２０ａの支点近傍には断熱素材のフェルト２０ｂがそれぞれ貼り付けられている。また、一対のフェルト２０ｂの下方には、作業者が消色部２０の開放する際に使用する一対の取手部２０ｃが設けられている。ここでは、一対の取手部２０ｃの表面も断熱素材で覆われているものとする。また、矢印Ｂは用紙Ｓの搬送方向を示している。

図４は、図３に示す消色部２０の開閉用レバー２０ａのフック部２０ｄと回転軸との係合を解除した状態を示す斜視図であり、図５は、図４の要部を拡大した斜視図である。図４に示されるように、一対の開閉用レバー２０ａは、下方向（図４中の矢印方向）に押し下げることが可能である。この際、図５に示されるように、一対の開閉用レバー２０ａの他端に鉤状で形成されているフック部２０ｄとロック軸２０ｅとの接続が解除されると、第１のヒートローラ２１３に第１のプレスローラ３０１が近接し、かつ第２のヒートローラ２１４に第２のプレスローラ３０２が近接する位置で閉止状態で固定されている消色部２０（熱源ユニット）が開放可能となる。なお、近接する位置とは、言い換えると第１のヒートローラ２１３に第１のプレスローラ３０１が対向し、かつ第２のヒートローラ２１４に第２のプレスローラ３０２が対向した状態であって、用紙の搬送が可能な位置である。

図６および図７は、図３に示す消色部２０における第１段階の開放状態をそれぞれ示す斜視図である。図６は熱源の開放口側から見た図であり、図７は図６とは反対にねじりバネ２０ｇ側から見た図である。開閉用レバー２０ａのフック部２０ｄとロック軸２０ｅとの接続が解除された際には、消色部２０の熱源開閉機構は、第２のヒートローラ２１４と第１のプレスローラ３０１を含む内側ユニットＵ１に対して第１のヒートローラ２１３と第２のプレスローラ３０２を含む外側ユニットＵ２が回転軸２０ｆを中心として回転することで開放する。また、図７に示されるように、消色部２０の熱源開閉機構は、回転軸２０ｆの周りに複数のねじりバネ２０ｇが巻き掛けられており、ねじりバネ２０ｇの弾性力は閉止方向に作用する。したがって、消色部２０の熱源開閉機構は、外側ユニットＵ２による荷重（自重）がねじりバネ２０ｇの第１の弾性力と釣り合っている第１の開放状態となるまで回転軸２０ｆを中心に回転する。第１の開放状態における熱源開閉機構の開放角度θ_１は、例えば６０°前後となるような弾性係数のねじりバネ２０ｇを選択し、調整すると好適である。尚、本実施形態では、コイルバネと比較して、同じ重量でも圧縮時に大きな弾性力を生じさせることができ、軽量に設計することができるという利点からねじりバネ２０ｇをバネ部材として用いているが、コイルバネなどの他のバネを用いることもできる。また、ねじりバネ２０ｇの本数も任意に変更可能である。

図８および図９は、図３に示す消色部２０における第２段階の開放状態をそれぞれ示す斜視図および側面図である。図１０は、図８とは反対にねじりバネ２０ｇ側から見た斜視図である。図６および図７に示した第１段階の開放状態において、作業者が外側ユニットＵ２を更に押し下げると、消色部２０の熱源開閉機構は、第１の開放状態における開放角度θ_１よりも開放角度θ_２が大きく、かつ、外側ユニットＵ２による荷重（自重）と第１の開放状態で作業者が熱源開放方向に更に加えた押圧力を合わせた力がねじりバネ２０ｇの第２の弾性力と釣り合っている第２の開放状態となるまで回転軸２０ｆを中心に回転する。開放角度θ_２の最大値は、内側ユニットＵ１に対する外側ユニットＵ２の可動域によって決定され、例えば９０°程度とすると好適である。また、第２の開放状態において、作業者が手を離すと、外側ユニットＵ２は閉止方向の弾性力によって第１の開放状態となるまで回転軸２０ｆを中心に回転する。そして、第１の開放状態において、例えば、作業者が一対の取手部２０ｃの下部に両手の親指をかけながら、人差し指で一対のフェルト２０ｂを押圧すると外側ユニットＵ２に対して閉止方向の力が加わり、外側ユニットＵ２が内側ユニットＵ１方向に回転軸２０ｆを中心に回転し、これに連動して開閉用レバー２０ａが押し上げられ、フック部２０ｄがロック軸２０ｅに接続されることで、図３に示した閉止状態に戻る。

このように、本実施形態に係る熱源ユニットを適用した消色装置１０では、熱源ユニット内で紙ジャムまたは滞留した用紙Ｓを除去するために、ヒートローラ２１３，２１４とプレスローラ３０１，３０２を分離する熱源開閉機構を採用する。熱源開閉機構は回転軸２０ｆを中心に熱源ユニット内のヒートローラ２１３，２１４とプレスローラ３０１，３０２を分離できる構造であり、熱源ユニットを開放する際には回転軸２０ｆの周りに設置したねじりバネ２０ｇの作用により熱源ユニットは最初ある程度の角度θ１で開き、更に熱源ユニットを押し下げることで大きく開放できる。熱源ユニットが最初ある程度の角度θ１で開くことで熱源ユニット内で滞留している用紙を抵抗なく抜き取ることが可能である。次に、熱源ユニット内で紙ジャムした用紙は熱源ユニットを更に押し下げて大きく開くことで容易に取除くことが可能である。すなわち、熱源ユニットが段階的に開放される構造のため、用紙の除去作業において作業者が高温の熱源に接触する危険性を大幅に低減することができる。

また、上記実施形態では消色装置１０の熱源ユニットに適用する場合を説明したが、適用する装置は消色装置１０だけに限られない。例えば、定着装置の熱源ユニットにも適用することが可能である。また、加熱部材としてヒートローラ２１３，２１４を用いたが、加熱プレートを用いることもできる。

以上、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す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。

１０…消色装置（消去装置）、
１４１〜１４５…搬送路、
１５，１６…排紙トレイ、
２０…消色部、
２０１…第１の消色部、
２０２…第２の消色部、
２１３，２１４…ヒートローラ、
３０１，３０２…プレスローラ、
３１，３２，３３，３４…ペーパーガイド
Ｕ１…内側ユニット、
Ｕ２…外側ユニット。

Claims

用紙の一方の面側に設けられ、前記用紙を前記一方の面側から加熱する第１の加熱部材と、
前記第１の加熱部材に対向して設けられ、前記用紙を他方の面側から前記第１の加熱部材方向に加圧しながら回転し、用紙の搬送方向に搬送する第１のプレスローラと、
前記第１のプレスローラより前記搬送方向の下流側において、前記用紙の他方の面側に設けられ、前記用紙を前記他方の面側から加熱する第２の加熱部材と、
前記第２の加熱部材に対向して設けられ、前記用紙を前記一方の面側から前記第２の加熱部材方向に加圧しながら回転し、前記搬送方向に搬送する第２のプレスローラと、
回転軸の周りに複数のバネ部材が巻き掛けられ、前記第２の加熱部材と前記第１のプレスローラを含む内側ユニットに対して前記第１の加熱部材と前記第２のプレスローラを含む外側ユニットが前記回転軸を中心に開閉する熱源開閉機構と、
を備え、
前記熱源開閉機構は、前記第１の加熱部材に対して前記第１のプレスローラが対向し、前記第２の加熱部材に前記第２のプレスローラが対向する閉止状態と、熱源開放方向へ作用する前記外側ユニットの荷重と熱源閉止方向に作用する前記バネ部材の第１の弾性力とが釣り合う第１の開放状態と、前記内側ユニットに対する前記外側ユニットの可動域において前記第１の開放状態よりも開放角度が大きく、かつ、前記外側ユニットの荷重及び前記第１の開放状態から前記熱源開放方向への押圧力を加えた力と前記熱源閉止方向に作用する前記バネ部材の第２の弾性力とが釣り合う第２の開放状態との間で開閉すること特徴とする熱源ユニット。
前記熱源開閉機構を前記閉止状態の位置で固定するロック軸と、
前記ロック軸との接続解除または接続によって前記熱源開閉機構の開閉を切り替える開閉用レバーと、
を更に備えることを特徴とする請求項１記載の熱源ユニット。
前記バネ部材は、ねじりバネであることを特徴とする請求項１または請求項２記載の熱源ユニット。
前記熱源開閉機構の開放角度は、弾性係数の異なる前記バネ部材に付け替えることによって調整可能であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項記載の熱源ユニット。
加熱により消色される色剤で画像が形成された用紙の一方の面側に設けられ、前記用紙を前記一方の面側から加熱する第１の加熱部材と、
前記第１の加熱部材に対向して設けられ、前記用紙を他方の面側から前記第１の加熱部材方向に加圧しながら回転し、用紙の搬送方向に搬送する第１のプレスローラと、
前記第１のプレスローラより前記搬送方向の下流側において、前記用紙の他方の面側に設けられ、前記用紙を前記他方の面側から加熱する第２の加熱部材と、
前記第２の加熱部材に対向して設けられ、前記用紙を前記一方の面側から前記第２の加熱部材方向に加圧しながら回転し、前記搬送方向に搬送する第２のプレスローラと、
回転軸の周りに複数のバネ部材が巻き掛けられ、前記第２の加熱部材と前記第１のプレスローラを含む内側ユニットに対して前記第１の加熱部材と前記第２のプレスローラを含む外側ユニットが前記回転軸を中心に開閉する熱源開閉機構と、
を備え、
前記熱源開閉機構は、前記第１の加熱部材に対して前記第１のプレスローラが対向し、前記第２の加熱部材に前記第２のプレスローラが対向する閉止状態と、熱源開放方向へ作用する前記外側ユニットの荷重と熱源閉止方向に作用する前記バネ部材の第１の弾性力とが釣り合う第１の開放状態と、前記内側ユニットに対する前記外側ユニットの可動域において前記第１の開放状態よりも開放角度が大きく、かつ、前記外側ユニットの荷重及び前記第１の開放状態から前記熱源開放方向への押圧力を加えた力と前記熱源閉止方向に作用する前記バネ部材の第２の弾性力とが釣り合う第２の開放状態との間で開閉することを特徴とする消色装置。