JP2005221572A - 画像消去装置 - Google Patents

Abstract

【課題】普通紙上の形成された消去可能な画像形成材料からなる画像を良好に消去でき、優れたリサイクル性とセキュリティ性を発揮する装置を提供する。
【解決手段】呈色性化合物と顕色剤とバインダー樹脂を含有する消去可能な画像形成材料を用いて被記録媒体上に形成した画像を消去する装置であって、前記被記録媒体上を前記バインダー樹脂の軟化点より低い温度で擦過する機構と、前記被記録媒体の擦過面を前記バインダー樹脂の軟化点より高い温度に加熱する機構とを具備した画像消去装置。
【選択図】 図２

Description

本発明は、呈色性化合物と顕色剤とバインダー樹脂を含有する消去可能な画像形成材料で形成した画像を消去する装置に関する。

近年のＯＡ化の普及により各種情報のデータ量は拡大の一途をたどり、プリンタによる情報の紙へのハードコピー出力もそれに合わせて年々増加している。しかし、現在、環境（森林）保護、（木材）資源保護は全世界的にも急務になっており、その観点からハードコピー出力を最小限に抑え、紙を浪費しないことが極めて重要になっている。

オフィスで紙をリサイクルする方法として、従来からいろいろな提案がなされている。大別して、次の２種の方法がある。

［１］被記録媒体表面を擦過し、画像形成材料を削り取る。

［２］被記録媒体を加熱し、画像形成材料を他の媒体に転写して剥ぎ取る。

第１の方法では、画像を実用レベルまで消去することができない問題があった。更に、消去の品質が実用レベルまで上がるまで研磨すると、紙を痛めるという欠点がある。その対策として、研磨面に不透明塗料を塗付する方法が提案されている（特許文献１参照）。しかし、この方法は、消耗品（不透明塗料）を消費すること、また塗料の乾燥に無視できない時間とエネルギーを必要とすることから、実用化されていない。

第２の方法で画像を実用レベルまで消去するには、熱剥離の前に紙表面に界面活性剤を塗付し、画像形成材料剥離後に被記録媒体を乾燥する機構を設ける必要があるため、装置が大型化し、オフィス規模の紙リサイクルには適さないという問題があった。

その他の方法として、被記録媒体に表面処理を行った紙を使用する提案もあるが、普通紙が使えなくなるという問題が残る。

ハードコピーのリサイクルを行う別技術として、リライタブル記録媒体を使用する方法がある。この媒体は、加熱条件により発消色を繰り返す画像形成材料を表面に塗付した特殊紙を用いる熱記録技術である。リライタブル記録媒体は、特性的には優れている面が多いが、熱記録しか適用できないこと、消耗品コストが高いことから、普及にいたっていない。

更に、ハードコピーのリサイクルを行う従来技術として、消去可能インクを用いる方法がある（たとえば特許文献２参照）。これは以下のような方法でハードコピーのリサイクルを行うものである。

［１］塩基性染料または染料前駆体と酸性有機化合物とを含み、光照射により色を失う消色性トナーまたは消色性感熱転写媒体を用いる。

［２］染料前駆体と酸性有機化合物と塩基性化合物とを含み、温度をかけることにより発色し、さらに高い温度を加えることにより消色する発・消色性トナーを用いる。

［３］熱により透明と不透明を繰り返す熱可逆性材料で着色粒子の表面を被覆した構成のトナーを用いる。

［４］昇華性の染料または顕色剤を含む画像形成材料を用いて、加熱することにより染料または顕色剤を昇華させて消色する。

［５］染料前駆体と酸性有機化合物と塩基性化合物とを含み、加熱して塩基性化合物を融解することにより、染料前駆体に作用して消色する消色性トナーまたは発・消色性感熱転写媒体を用いる。

第１の方法の課題は、光による消去感度である。画像の耐光性を確保するために、強力な光源を用いても一般に数分程度必要である問題点がある。特に、画像を部分消去するには極めて不便であった。第２の方法の課題は、この組成系は本質的に無色状態が安定であるため、画像が時間とともに消失することである。また、発色させるにはプロセス的に加熱・急冷を行う必要があるため、使い勝手が悪い欠点もあった。第３の方法の課題は、散乱を利用した可逆性材料では内部色素に対する隠ぺい力が不足していることである。この方法では、画像を白地に戻すことはできない。第４の方法の課題は、熱安定性が低く、室温でも徐々に消色するということである。これら方法のうち第５の方法では、比較的画像形成材料としての特性が優れており、画像の安定性やコントラストが高く、消去時間も短くできるという利点が得られる。しかし、この方法では、熱消去後にバインダー樹脂が見えるため反射率の違いから内容を読むことが可能であり、セキュリティ性に問題があることが明らかになった。

このように、従来技術では、紙のリサイクルの要求にもセキュリティの要求にも、十分に応えることができないのが現状であった。

我々は、従来のリサイクル技術の問題点を改善するために、長年にわたって消去可能な画像形成材料の研究を行ってきた。そして、画像形成材料内外に存在する消色剤が活性化する温度まで加熱することにより、顕色剤が消色剤と作用して、呈色性化合物の色を失うように機能する消去可能な画像形成材料を開発した。しかし、この画像形成材料を用いて形成した画像の消去状態を肉眼で検査すると、上述した第５の方法と同様に、画像形成材料のバインダーが残り、消去したはずの画像が紙表面のテカリとして肉眼で確認できるという不具合が残ることがある。

我々は、表面のテカリを軽減する方法として、熱消去後の画像表面に、例えば研磨ローラーを用いて凹凸を加え、表面散乱を起こすことにより視認しにくくする方法を提案している（特許文献３参照）。この方法によりある程度消色画像は視認しにくくなったが、不可視レベルには至らなかった。その主要因にはもちろん紙とバインダー樹脂の反射率の違いが有るが、その他の要因として熱消去時の加熱により、画像形成材料が紙繊維に強固に付着すると同時にその堅牢度が増すことによって、研磨に対して画像表面が荒れにくくなったことが原因であることが判明した。

我々は、この不具合が、表面に反射率の違うある面積以上の領域が存在するために生じること、そしてそれを肉眼で視認できる値には限界があるという事実を発見した。そこで、完全に画像を消去できる方法を過去に提案することができた。それは、画像形成材料に溶剤を接触させて消去する方法である。ここで用いる溶剤は、染料と顕色剤を解離する性質を有すると同時に、バインダー樹脂を膨潤または一部溶解する性質を有するものである。消去画像の品質に優れる理由は、有機溶剤によりバインダー樹脂が溶解した状態になることにより、画像形成材料が紙繊維内を含めて全体に分散し、紙表面に視認できるほどの面積を有する無色化した画像形成材料が残留しないためである。この方法は、画像を不可視化できる有効な消去方法である。しかし、この方法では、溶媒を用いるため安全装置や溶媒を回収する機構などが必要になり装置が大型かつ高価になるため、オフィスでシュレッダーの変わりに使用したいというユーザーニーズに対応できないという問題があった。
特開平６−２５５２２９号公報 特開平５−２９７６２７号公報 特許３２７８６２６号公報

本発明の目的は、普通紙上の形成された消去可能な画像形成材料からなる画像を良好に消去でき、優れたリサイクル性とセキュリティ性を発揮する装置を提供することにある。

本発明の一態様に係る画像消去装置は、呈色性化合物と顕色剤とバインダー樹脂を含有する消去可能な画像形成材料を用いて被記録媒体上に形成した画像を消去する装置であって、前記被記録媒体上を前記バインダー樹脂の軟化点より低い温度で擦過する機構と、前記被記録媒体の擦過面を前記バインダー樹脂の軟化点より高い温度に加熱する機構とを具備したことを特徴とする。

本発明の画像消去装置によれば、画像の消去特性が極めて優れているため、紙資源のリサイクルに有効であり、その工業的価値は大なるものがある。

本発明に係る画像消去装置は、呈色性化合物と顕色剤とバインダー樹脂を含有する消去可能な画像形成材料で形成した画像を不可視化レベルまで消去するものであり、被記録媒体上を前記バインダー樹脂の軟化点より低い温度で擦過する機構と、被記録媒体の擦過面を前記バインダー樹脂の軟化点より高い温度に加熱する機構とを有する。

擦過機構は、被記録媒体上を擦過して画像形成材料の少なくとも一部を除去する。擦過機構を構成する擦過媒体としては、具体的には、グラビアロール、ブレード、メッシュ、やすり、ブラシ、クロスなどが挙げられる。擦過による紙のいたみの発生と画像形成材料を除去する能力とのバランスから、擦過媒体の擦過面の表面粗さ（粒度の番手）は＃２４０より細かい範囲、より好ましくは＃４００以上＃１２００以下が適当である。研磨の到達目安は、擦過後の画像形成部の反射濃度と被記録媒体自体の反射濃度との差が０．２以下、更に好ましくは０．１以下の範囲に収める。

加熱機構は、画像形成材料をバインダー樹脂の軟化点を超える温度に加熱して、呈色性化合物と顕色剤との相互作用を減少させて画像を消去する作用を有し、バインダー樹脂の軟化点を超える温度に加熱できる手段であれば特に限定されない。加熱機構としては、具体的には、温風配風機、赤外線照射装置、ヒートローラー、ホットプレス、サーマルプリンターヘッド（ＴＰＨ）、レーザー、サーマルバーなどが挙げられる。加熱温度と加熱時間には適正な範囲がある。加熱機構の加熱部を被記録媒体が通過する時間に応じて、加熱温度の範囲が決定される。具体例として、バインダー樹脂に軟化点が約１２０℃のスチレンブタジエンゴムを用いたトナーで形成した画像について、適正な消去温度と加熱時間の範囲を図１にまとめて示す。枚葉処理の熱消去装置では、実効的な加熱時間を数秒以下にする必要があるので、加熱温度の適正範囲は１９０℃以上になる。一方、画像形成材料の耐熱性から上限温度を２２５℃以下にすることが望まれる。したがって、推奨される熱消去温度と処理時間の範囲は、図１の太線内部となる。

本発明の他の実施形態に係る装置では、擦過機構と加熱機構の間に、擦過面の表面粗さを一定に保つように被記録媒体表面に付着する擦過廃材を清掃する機構、およびその廃材を溜める機構を設けてもよい。具体的な清掃装置として、ブレード、ブラシ、エアーブロー装置、真空吸引装置、静電吸引装置、粘着ローラー、フェルト、クロス類などが挙げられる。

本発明の他の実施形態に係る装置では、加熱後の被記録媒体の記録面表面を荒らす機構を設けてもよい。被記録媒体の記録面表面を荒らす機構としては、具体的には、擦過機構と同様に、グラビアロール、ブレード、メッシュ、やすり、ブラシなどが挙げられる。研磨による紙のいたみの発生から、荒らし面の表面粗さ（粒度の番手）は＃１２０より細かい範囲、より好ましくは＃２４０以上が適当である。表面荒らし工程は、擦過工程により発生した被記録媒体表面の光沢を緩和する。また、荒らし機構を画像形成材料の軟化点以上の温度範囲に設定することで、被記録媒体表面に残留した画像形成材料の影響を緩和することもできる。

本発明のさらに他の実施形態に係る装置では、擦過後の画像形成部の反射濃度と被記録媒体自体の反射濃度との差または前記擦過後の画像形成部の反射濃度を検出する機構と、擦過機構による擦過条件を制御する機構とを設けてもよい。

さらに、上述したそれぞれの機構は、必要に応じて複数個設置してもよい。

実施例１
本実施例の装置は、擦過機構として表面粗さを＃４００に加工した擦過ロール、加熱機構としてヒートロールを用いたものである。

図２を参照して本実施例に係る装置を説明する。被記録媒体は投入口１間近に設置された一対のゴム製の搬送ロール２により、一定速度で搬送される。この第１の搬送ロール２の直後に、弾性ロール３と対向して擦過ロール４が設けられている。被記録媒体は、その記録面を擦過ロール４により研磨され、主な画像形成材料はここで剥離される。擦過ロール４と被記録媒体は２５ｍｍ／ｓｅｃの相対速度で駆動されている。弾性ロール３は回転フリーであり、被記録媒体が挟まれていない時には、擦過ロール４と同速度で回転しているため、擦過ロールとの摩擦で表面が傷つくことはない。

擦過ロール４から適当な距離をおいて、一対の第２の搬送ロール５が設置されている。第２の搬送ロール５の搬送速度は、第１の搬送ロールより僅かに速い速度に設定されている。これは、二つの搬送ロールの速度差によって、被記録媒体にテンションを与えるためである。

第２の搬送ロール５の直後に、弾力のある耐熱性の対向ロール６と対をなす加熱ロール７が配置されている。被記録媒体の記録面は加熱ロール７により十分な温度まで加熱され、擦過工程で残存した僅かな画像形成材料と被記録媒体に飛散して付着した少量の剥離画像形成材料が無色化し、画像は認識不可能となる。加熱ロール７の表面温度は、非接触の温度センサー８により適宜測定され、温度コントローラー９によりヒーターへの出力を調整し、加熱ロール７の表面温度を一定に保っている。ヒートローラー９に付着した被記録媒体は、ハクリ爪１０で剥離され、搬出口１１から排出される。なお、被記録媒体の通過経路には、随所に搬送ガイド１２が設置されている。

紙の搬送機構は、主として紙の搬送経路で装置の内外や各ブロックを分割する搬送ローラーで構成されているが、これらの搬送ロールに装置の起動・停止スイッチ機能をもたせてもよい。

実施例２
本実施例の装置は、擦過機構として＃３００のステンレスメッシュシート、加熱機構として実施例１と同様のヒートロールを用いたものである。

図３を参照して本実施例に係る装置を説明する。第１の搬送ロール２は、実施例１と同様である。第１の搬送ロール２の直後には一対のロール１３があり、その一方にはシート搬送機構１４により紙の搬送速度より速く移動するステンレスメッシュシート１５が架けわたされている。ステンレスメッシュシート１５と被記録媒体は３０ｍｍ／ｓｅｃの相対速度で駆動されている。被記録媒体は、その記録面をステンレスメッシュシート１５により研磨され、主な画像形成材料はここで剥離される。ステンレスメッシュシート１５は、その搬送過程に設置された吸引式清掃装置１６により、目に詰まった剥離画像形成材料や紙の繊維などの廃材が除去される。廃材は、吸引式清掃装置内部に設けた使い捨てのゴミ収集袋１７の中に溜まり、それが一杯になってときにゴミ収集袋１７と共に廃棄する。

ステンレスメッシュシート１５の直後に、被記録媒体をソフトに擦り、表面の異物を払い取るブラシロール１８が設置されている。このブラシロール１８には、その汚れを払うブレード１９と、廃材を一時保管するゴミ箱２０が付いている。

ブラシロール１８から適当な距離をおいて、一対の第２の搬送ロール５が設置されている。第１の実施例と同様に、第２の搬送ロール５の搬送速度は、第１の搬送ロール２より僅かに速い速度に設定されている。

第２の搬送ロールの直後には、第１の実施例と同様に、弾力のある耐熱性の対向ロール６と対をなす加熱ロール７が配置されている。温度調整などに関しては、実施例１と同様であるため説明を省略する。

実施例３
本実施例の装置は、擦過機構として２個の擦過ロール、加熱機構として赤外線ヒーターを用いたものである。また、２個の擦過ロールの間に被記録媒体表面の反射光学濃度をセンシングする光学センサーと、その出力により第２の擦過ロールの速度をコントロールする制御装置が設けられている。

図４を参照して本実施例に係る装置を説明する。第１の擦過ロール２までは第１の実施例と同様である。第１の擦過ロール２の直後に光学センサー２１を設け、被記録媒体の記録面の研磨状況をセンシングしている。擦過後の画像形成部の反射濃度と被記録媒体自体の反射濃度との差、または擦過後の画像形成部の反射濃度を検出し、例えば前者ならば閾値を０．１５、後者ならば閾値を０．２５と設定し、その値より大きければ光学センサー直後に設置した第２の擦過ロール２２の擦過速度を速く、小さければ遅くするように、第２の擦過ロール２２の駆動条件を制御する装置２３を有している。

第２の搬送ロールに関しては、実施例１と同様なので説明を省略する。第２の搬送ロール５の直後に、赤外線ヒーター２４により、被記録媒体表面が非接触で加熱される。温度は、実施例１と同様に、非接触式の温度センサー８で検出し、温度コントローラー９で被記録媒体の実温を制御する。被記録媒体は、一対の排出ローラー２５によって装置外に排出される。

実施例４
本実施例の装置は、擦過機構として擦過ロール、加熱機構として加熱ロールを用い、加熱機構の後段に被記録媒体表面を荒らす機構を設けたものである。

図５を参照して本実施例に係る装置を説明する。加熱ロール７までは第１の実施例と同様であるため説明を省略する。加熱ロール７の直後に、荒らしロール２６と対向ロール２７の対が設けられ、被記録媒体の画像消去面を一定の粗さに加工している。本実施例では、荒らしロール２６として表面粗さ＃２４０のものを使い、荒らしロール２６と被記録媒体は１０ｍｍ／ｓｅｃの相対速度で駆動されている。これにより、＃４００の擦過ロール４で研磨された被記録媒体表面に生じるテカリが緩和され、消去後の心理的な印象が改善される。本実施例では特に荒らしロール２６を加熱していないが、画像形成材料の軟化点より高い温度に設定し、僅かに残った残渣の影響を最小化するようにしてもよい。

実施例５
本実施例の装置は、擦過機構として擦過バー、加熱機構として加熱ロールを用いたものである。この装置では、擦過工程で被記録媒体が固定され、擦過ロールが移動して表面を擦過する。

被記録媒体は、投入口１間近に設置された第１の搬送ロール２により、一定速度で第２の搬送ロール５に被記録媒体の先端が挟まれるまで搬送される。その時点で、固定具２８により被記録媒体を挟んで固定する。第１の搬送ロール２は停止し、第２の搬送ロール５は回転を続け、被記録媒体にテンションをかけ続ける。次いで擦過バー２９が搬送ガイド１２に被記録媒体を押し付けながら第１の固定具２８と第２の搬送ローラー５の間を移動し、被記録媒体の記録面を擦過する。被記録媒体は、その記録面を擦過バー２９の往復運動により研磨され、主な画像形成材料はここで剥離される。

擦過バー２９の往復運動による擦過工程終了後、被記録媒体は擦過バーのストローク分だけ搬送され、再び固定されて擦過工程を受ける。この工程は、第１の搬送ロール２を被記録媒体が通過するまで繰り返される。

第２の搬送ロールと加熱ロール７の間には、第３の搬送ロール３０が設置されている。この第３の搬送ロール３０は、被記録媒体が擦過されている間に加熱ロール７によって加熱されて過熱状態になることがないように、搬送距離を伸ばして両者を分離するために設置されている。加熱ロール７以降は、第１の実施例と同様であるので説明を省略する。

実施例６
図７を参照して、本実施例に係る装置を説明する。実施例５では擦過機構が往復運動体であったのに対して、本実施例の装置では擦過機構３１は紙の垂線方向に軸を有する回転体であり、擦過機構３１は紙の面方向に移動する。また、同様の軸を有する複数の回転体を、紙の表面で掃引させて消去品質を改善するようにしてもよい。同様に、擦過後の加熱機構を、紙の垂線方向に軸を有する回転体で構成してもよい。

消去温度と処理時間の適正範囲を示す図。 実施例１における画像消去装置の構成図。 実施例２における画像消去装置の構成図。 実施例３における画像消去装置の構成図。 実施例４における画像消去装置の構成図。 実施例５における画像消去装置の構成図。 実施例６における画像消去装置の構成図。

符号の説明

１…搬入口、２…第１の搬送ロール、３…弾性ロール、４…擦過ロール、５…第２の搬送ロール、６…対向ロール、７…加熱ロール、８…非接触式温度センサー、９…温度コントローラー、１０…ハクリ爪、１１…排出口、１２…搬送ガイド、１３…弾性ロール、１４…メッシュ搬送機構、１５…ステンレスメッシュシート、１６…吸引式清掃装置、１７…ゴミ袋、１８…ブラシロール、１９…ブレード、２０…ゴミ箱、２１…光学センサー、２２…第２の擦過ロール、２３…擦過ロールコントローラー、２４…赤外線ヒーター、２５…排出ロール、２６…荒らしロール、２７…対向ロール、２８…固定具、２９…擦過バー、３０…第３の搬送ロール、３１…擦過回転体、３２…紙

Claims (4)

1. 呈色性化合物と顕色剤とバインダー樹脂を含有する消去可能な画像形成材料を用いて被記録媒体上に形成した画像を消去する装置であって、前記被記録媒体上を前記バインダー樹脂の軟化点より低い温度で擦過する機構と、前記被記録媒体の擦過面を前記バインダー樹脂の軟化点より高い温度に加熱する機構とを具備したことを特徴とする画像消去装置。
2. 前記擦過機構と前記加熱機構の間に、前記被記録媒体表面を清掃する機構を具備したことを特徴とする請求項１に記載の画像消去装置。
3. 前記擦過後の画像形成部の反射濃度と被記録媒体自体の反射濃度との差または前記擦過後の画像形成部の反射濃度を検出する機構と、前記擦過機構による擦過条件を制御する機構とを具備したことを特徴とする請求項１に記載の画像消去装置。
4. 前記加熱機構の後段に被記録媒体の記録面表面を荒らす機構を具備したことを特徴とする請求項１に記載の画像消去装置。

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