JP4363278B2 - Heating device - Google Patents
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Description
この発明は、加熱装置に関し、より特定的には、被加熱物を所定の搬送方向に搬送しつつ加熱する加熱装置に関する。 The present invention relates to a heating device, and more particularly to a heating device that heats an object to be heated while transporting it in a predetermined transport direction.
従来、たとえばニクロム線をセラミックスで封止することによって構成される面状ヒータによって、搬送中の被加熱物を加熱する加熱装置が知られている。
このような加熱装置において搬送方向と直交する方向の寸法(幅寸法)が大きな被加熱物を加熱する場合、被加熱物の幅寸法以上の幅寸法の面状ヒータを用いる必要がある。しかし、幅寸法の大きな面状ヒータは、被加熱物との対向面(加熱面)において位置に応じた細かな温度制御を行うことが難しく、作製が困難でコストも高い。
2. Description of the Related Art Conventionally, there is known a heating device that heats an object to be heated while being transported by a planar heater configured by sealing a nichrome wire with ceramics, for example.
In such a heating apparatus, when heating an object to be heated having a large dimension (width dimension) in the direction orthogonal to the conveyance direction, it is necessary to use a planar heater having a width dimension equal to or larger than the width dimension of the object to be heated. However, a planar heater having a large width is difficult to perform fine temperature control according to the position on the surface (heating surface) facing the object to be heated, and is difficult to manufacture and expensive.
そこで、たとえば図7に示すように、四角形の加熱面をそれぞれ有する複数の面状ヒータ1を搬送方向と直交する方向に配列する技術が一般に普及している。複数の面状ヒータ1を搬送方向と直交する方向に配列する場合、隣合う面状ヒータ1の間には各面状ヒータ1の寸法の誤差や組み立て誤差を吸収するために、図7に示すような間隙が形成される。
Therefore, for example, as shown in FIG. 7, a technique in which a plurality of
しかし、従来技術では、被加熱物の搬送方向と一致する方向に延びる間隙が形成されるので、搬送される被加熱物の当該間隙と対向し続ける部分に与えられる熱量が他の部分よりも少なくなってしまい、加熱むらが生じるという問題があった。 However, in the prior art, since a gap extending in a direction that coincides with the conveyance direction of the object to be heated is formed, the amount of heat applied to the portion of the object to be heated that continues to face the gap is less than that of the other parts. As a result, there was a problem that uneven heating occurred.
それゆえに、この発明の主たる目的は、複数の面状ヒータを用いる場合であっても、被加熱物を均一に加熱できる、加熱装置を提供することである。 Therefore, a main object of the present invention is to provide a heating apparatus capable of uniformly heating an object to be heated even when a plurality of planar heaters are used.
上述の目的を達成するために、請求項1に記載の加熱装置は、被加熱物を所定の搬送方向に搬送しつつ加熱する加熱装置であって、被加熱物と対向する複数の面状ヒータがそれぞれ間隙を有して配置されるヒータ群を備え、搬送方向と間隙が延びる方向とが一致しないように複数の面状ヒータを配置しかつヒータ群の被加熱物と対向する部分で面状ヒータの搬送方向の合計寸法がいずれの箇所であっても略等しくなるように複数の面状ヒータを配置することによってヒータ群が設けられることを特徴とする。
In order to achieve the above-mentioned object, the heating device according to
請求項2に記載の加熱装置は、請求項1に記載の加熱装置において、複数の面状ヒータはそれぞれ被加熱部材との対向面が同形状かつ同寸法に形成され、複数の面状ヒータの対向面が千鳥状になるように複数の面状ヒータを配置することによってヒータ群が設けられることを特徴とする。
The heating device according to claim 2 is the heating device according to
なお、この発明の「面状ヒータの搬送方向の合計寸法」とは、搬送方向に複数の面状ヒータが配置される箇所では各面状ヒータの搬送方向の寸法の合計をいい、また、搬送方向に1つの面状ヒータが配置される箇所では当該面状ヒータの搬送方向の寸法をいう。 In addition, the “total dimension in the conveyance direction of the planar heater” of the present invention means the total dimension in the conveyance direction of each planar heater at a location where a plurality of planar heaters are arranged in the conveyance direction. In a location where one planar heater is disposed in the direction, the dimension in the transport direction of the planar heater is referred to.
請求項1に記載の加熱装置では、搬送される被加熱物に面状ヒータの間隙と対向し続ける部分がないように当該間隙が延びる方向を搬送方向からずらしかつヒータ群の被加熱物と対向する部分で面状ヒータの搬送方向の合計寸法が略等しくなるようにヒータ群を設けることによって、ヒータ群から与えられる熱量が被加熱物のヒータ群との対向面において位置にかかわらず略均一になる。したがって、搬送される被加熱物のヒータ群との対向面全体を均一に加熱することができ、加熱むらを抑えることができる。
In the heating apparatus according to
請求項2に記載の加熱装置では、同形状かつ同寸法の対向面をそれぞれ有する複数の面状ヒータを対向面が千鳥状になるように配列することによってヒータ群が設けられる。このように、被加熱物との対向面が同形状かつ同寸法の面状ヒータを複数用いることによって、簡単にヒータ群を設けることができ、組み立てに要する労力ひいてはコストを低減できる。 In the heating apparatus according to the second aspect, the heater group is provided by arranging a plurality of planar heaters each having an opposing surface of the same shape and the same size so that the opposing surfaces are staggered. Thus, by using a plurality of planar heaters having the same shape and the same size as the surface to be heated, the heater group can be easily provided, and the labor required for assembling and the cost can be reduced.
この発明によれば、複数の面状ヒータを用いる場合であっても、被加熱物を均一に加熱できる。 According to this invention, even if it is a case where a some planar heater is used, a to-be-heated material can be heated uniformly.
以下、図面を参照して、この発明の加熱装置をプリントシステムに適用し、被加熱物として当該プリントシステムに用いられるプリント材料を加熱する場合について説明する。
図1および図2を参照して、プリントシステム10は、プリントシステム10の各構成要素の動作を制御するコントローラ12、プリント材料Pに画像を形成するプリントユニット14、および画像形成済みのプリント材料Pを加熱する熱定着ユニット16を含む。
Hereinafter, with reference to the drawings, a case will be described in which the heating device of the present invention is applied to a printing system and a printing material used in the printing system is heated as an object to be heated.
1 and 2, a
図1に示すように、汎用コンピュータ(パーソナルコンピュータ)等であるコントローラ12には、オペレータがデータ入力や指示を行うためのキーボードやマウス等の入力部18、およびGUI(Graphical User Interface)やプリント材料Pに形成すべき画像等を表示する表示部20が接続される。また、コントローラ12には、コントローラ12の指示に従って動作し、写真フィルムに形成されたコマ画像を画像データとして取得するスキャナ22が接続される。
As shown in FIG. 1, a
このようなコントローラ12によって、コントローラ12に接続されるプリントユニット14および熱定着ユニット16の動作が制御される。なお、この実施形態では、この発明の加熱装置がコントローラ12および熱定着ユニット16によって構成される。
Such a
プリントシステム10では、互いに分離可能に構成されるプリントユニット14から熱定着ユニット16へと所定の搬送方向(矢印A方向)にプリント材料Pを搬送し、プリント材料Pにプリントユニット14で画像形成処理を施し熱定着ユニット16で加熱処理を施す。プリントユニット14と熱定着ユニット16との間には図示しないループ形成ユニットが配置される。ループ形成ユニットによってプリントユニット14におけるプリント材料Pの搬送速度と熱定着ユニット16におけるプリント材料Pの搬送速度との差が吸収される。
In the
図2を参照して、プリントシステム10に用いられるプリント材料Pは、可撓性を有するフィルム状の基材P1上に、定着層P2と浸透層P3とが順に積層されてなる。基材P1はPET(Polyethylene Terephthalate)等からなり、定着層P2は昇華性インクに対して親和性を有する樹脂であるポリビニルアルコール系の樹脂やポリビニルアセタール系の樹脂等からなる。また、浸透層P3は、昇華性インクに対して非親和性を有するフッ素樹脂やシリコン樹脂等からなり、剥離可能に定着層P2上に形成される。このように構成されるプリント材料Pは、全体として柔軟なシート状に構成される。
With reference to FIG. 2, the printing material P used in the
なお、プリント材料Pに代えて、昇華性インクに対して親和性を有する材質を基材に用い、基材の表面を定着層として利用できるプリント材料を用いてもよい。 Instead of the print material P, a material having affinity for the sublimable ink may be used for the base material, and a print material that can use the surface of the base material as the fixing layer may be used.
図1に戻って、プリントユニット14は、長尺のプリント材料Pをロール状に巻回する巻回部24を含む。巻回部24から巻き解かれたプリント材料Pはプリントユニット14内に設けられる複数の搬送ローラ対によって矢印A方向に搬送される。プリントユニット14内のプリント材料Pの搬送経路上には、プリンタヘッド26が配置される。
Returning to FIG. 1, the
プリンタヘッド26は、たとえばシアン(C)、ライトシアン(LC)、マゼンタ(M)、ライトマゼンタ(LM)、イエロー(Y)およびブラック(K)の昇華性インクを収容するインクカートリッジを備える。プリンタヘッド26のインクカートリッジに収容される6色の昇華性インクは、それぞれ、80℃程度で浸透層P3(図2参照)からの昇華が始まり、170℃〜200℃程度で無理なく定着層P2(図2参照)への定着が行える。
The
プリントユニット14では、プリンタヘッド26を主走査方向(矢印A方向に直交する矢印B方向:図4参照)に移動させつつプリンタヘッド26から昇華性インクを吐出することで浸透層P3の表面に昇華性インクを塗布し、たとえばスキャナ22によって取得された画像データに基づく画像を浸透層P3に形成する。
浸透層P3に画像が形成されたプリント材料Pは、ループ形成ユニットを経由して熱定着ユニット16に供給される。
In the
The print material P on which the image is formed on the permeation layer P3 is supplied to the
ついで、図3を参照して、熱定着ユニット16について詳しく説明する。
熱定着ユニット16は、ケース28を含む。ケース28には、供給されるプリント材料Pを内部に導入するための導入口28aおよびケース28内のプリント材料Pを排出するための排出口28bが設けられる。
Next, the
The
熱定着ユニット16のケース28内には、搬送ローラ対30と搬送ローラ32a〜32cとが矢印A方向に順に設けられる。搬送ローラ32a〜32cには、それぞれ2つの従動ローラ34が設けられる。搬送ローラ対30および搬送ローラ32a〜32cは、ステッピングモータ等によってそれぞれ回転される。導入口28aからケース28内に導入されたプリント材料Pは、搬送ローラ対30および搬送ローラ32a〜32cによって矢印A方向に搬送される。
In the
搬送ローラ32aと32bとの間には搬送されるプリント材料Pを支持する加熱ベース36aが設けられ、同様に、搬送ローラ32bと32cとの間には加熱ベース36bが設けられる。加熱ベース36aの上方には、加熱ベース36aによって支持されるプリント材料Pに上方から接して搬送を補助する2つのローラ38が設けられる。加熱ベース36bの上方にも、同様に2つのローラ38が設けられる。
A
加熱ベース36a,36bは、それぞれ複数の支持部材40によってケース28の底面と離間した状態に保持される。加熱ベース36a,36bの底面(プリント材料Pを支持する面と反対側の面:図4参照)42には、それぞれ複数の面状ヒータ44によって構成されるヒータ群46a,46bが設けられる。
The
ここで、図4を参照して、ヒータ群46a,46bを構成する面状ヒータ44およびヒータ群46a,46bにおける複数の面状ヒータ44の配置態様について説明する。
加熱ベース36a,36bの底面42に設けられるヒータ群46a,46bは、それぞれ同形状かつ同寸法の複数(ここでは7つ)の面状ヒータ44によって構成される。各面状ヒータ44は、ニクロム線等からなる熱源をセラミックス等で封止することによって遠赤外線面状ヒータに構成され、上面および底面が正方形の直方体状に形成される。
Here, with reference to FIG. 4, the arrangement | positioning aspect of the
The
ヒータ群46a,46bの各面状ヒータ44は、コントローラ12の指示に従って動作する電力供給部(図示せず)から電力が供給されることによって発熱し、加熱ベース36a,36bひいては加熱ベース36a,36b上のプリント材料Pを加熱する。したがって、底面42に固定される面状ヒータ44の上面が実質的に面状ヒータ44のプリント材料Pとの対向面(加熱面)となる。
The
ヒータ群46aの各面状ヒータ44は、対角線が矢印A方向と一致するように加熱ベース36aの底面42に固定される。言い換えれば、ヒータ群46aの各面状ヒータ44は、加熱ベース36aに対して45°傾けた状態で底面42に固定される。ヒータ群46bの各面状ヒータ44についても同様である。
Each
加熱ベース36aの底面42において、ヒータ群46aの7つの面状ヒータ44のうち、3つの面状ヒータ44が搬送ローラ32a側(搬送経路の上流側)に矢印B方向に配列され、4つの面状ヒータ44が搬送ローラ32b側(搬送経路の下流側)に矢印B方向に配列される。搬送ローラ32a側の3つの面状ヒータ44と搬送ローラ32b側の4つの面状ヒータ44とは、それぞれ矢印B方向に等しい間隔で配列される。また、搬送ローラ32a側の1つの面状ヒータ44をみて、当該面状ヒータ44の対角線上に位置しないように搬送ローラ32b側に面状ヒータ44が配置される。したがって、搬送ローラ32a側の3つの面状ヒータ44と搬送ローラ32bの4つの面状ヒータ44との間には、矢印A方向に対して45°傾いて延びる6つの間隙Sが形成される。
On the
このように7つの面状ヒータ44を加熱ベース36aの裏面42に千鳥状に配置することによって、ヒータ群46aが設けられる。言い換えれば、7つの面状ヒータ44の対向面を千鳥状に加熱ベース36aの裏面42に固定することによって、ヒータ群46aが設けられる。ヒータ群46bについても同様である。
Thus, the
また、図4において一点鎖線で示すように、ヒータ群46a,46bの矢印B方向の両端を形成する2つの面状ヒータ44の矢印A方向と一致する対角線間の寸法Lは、少なくともプリント材料Pの矢印B方向の寸法よりも大きくなるように設定される。これによって、ヒータ群46a,46bの加熱ベース36a,36bを挟んでプリント材料Pと対向する部分において、いずれの箇所であっても面状ヒータ44の矢印A方向の合計寸法が略等しくなる。具体的に、図4において二点鎖線で示すように、ヒータ群46a,46bの面状ヒータ44の矢印A方向の合計寸法は、最大で面状ヒータ44の対角線の寸法となり、最小でも面状ヒータ44の対角線の寸法から間隙Sの矢印A方向の寸法を差し引いた寸法となる。
In addition, as shown by the one-dot chain line in FIG. 4, the dimension L between the diagonal lines that coincide with the arrow A direction of the two
図3に戻って、ケース28内を搬送されるプリント材料Pの上方には、空気加熱部48が設けられる。空気加熱部48は空気加熱ケース50を含み、空気加熱ケース50内には空気加熱ヒータ52とクロスフローファン54とが設けられる。
Returning to FIG. 3, an
空気加熱部48では、空気加熱ヒータ52によって空気を加熱し、加熱された空気をクロスフローファン54によって循環させる。クロスフローファン54の駆動に伴って加熱された空気が、空気加熱ケース50の排出口50aから加熱ベース36bの上方に排出され、また、加熱ベース38aの上方から空気加熱ケース50の導入口50bへと導かれる。空気加熱部48によって加熱された空気を循環させることで、プリント材料Pの上方の雰囲気温度が所定の温度(たとえば180℃程度)に保たれる。
In the
このように構成される熱定着ユニット16では、空気加熱部48によって加熱ベース36a,36bの上方を所定の雰囲気温度に保ちつつ、ヒータ群46a,46bによって加熱ベース36a,36bを加熱した状態で、プリント材料Pを搬送する。
In the
なお、プリント材料Pを加熱する際には、加熱ベース36aが130℃程度になるようにヒータ群46aの各面状ヒータ44が発熱し、また、加熱ベース36bが180℃程度になるようにヒータ群46bの各面状ヒータ44が発熱する。
When the printing material P is heated, each
ケース28内で加熱処理が施されたプリント材料Pは排出口28bから排出される。その後、加熱済みのプリント材料Pの浸透層P3を剥離することによって、定着層P2に鮮明な画像が現れる。
The print material P that has been heat-treated in the
このようなプリントシステム10の熱定着ユニット16では、延びる方向を矢印A方向からずらすように間隙Sを矢印A方向に対して45°傾けかつプリント材料Pと対向する部分で面状ヒータ44の矢印A方向の合計寸法が略等しくなるようにヒータ群46a,46bを設けることによって、ヒータ群46a,46bから与えられる熱量がプリント材料Pのヒータ群46a,46bとの対向面において位置にかかわらず略均一になる。したがって、搬送されるプリント材料Pを均一に加熱することができ、加熱むらひいては昇華性インクの昇華むらを抑えることができる。
In such a
また、同形状かつ同寸法の面状ヒータ44を複数用いることによって、簡単に、複数の面状ヒータ44を千鳥状に配置し、ヒータ群46a,46bを設けることができ、組み立てに要する労力ひいてはコストを低減できる。
Further, by using a plurality of
なお、ヒータ群を構成する面状ヒータの形状およびヒータ群における複数の面状ヒータの配置態様は上述の実施形態に限定されない。たとえば、図5に示すように、面状ヒータ44に加えて、上面および底面が直角二等辺三角形の三角柱状に形成された面状ヒータ44aを搬送経路の上流側および下流側にさらに配置することによって、ヒータ群46cを設けるようにしてもよい。また、図6(a)に示すように、上面および底面がひし形の四角柱に形成された複数の面状ヒータ44bを千鳥状に配置することによって、ヒータ群46dを設けるようにしてもよい。さらに、図6(b)に示すように、上面および底面が二等辺三角形の三角柱状に形成された複数の面状ヒータ44cを用い、相互に隣接する面状ヒータ44cが逆向きとなるように複数の面状ヒータ44cを配置することによって、ヒータ群46eを設けるようにしてもよい。
In addition, the shape of the planar heater which comprises a heater group, and the arrangement | positioning aspect of the several planar heater in a heater group are not limited to the above-mentioned embodiment. For example, as shown in FIG. 5, in addition to the
また、上述の実施形態では、7つの面状ヒータ44によって、ヒータ群46a,46bが構成される場合について説明したが、ヒータ群の面状ヒータの数は任意に設定できる。
In the above-described embodiment, the case where the
さらに、上述の実施形態では、ニクロム線をセラミックスで封止することによって構成される遠赤外線面状ヒータを用いる場合について説明したが、任意の構成の面状ヒータを用いることができる。たとえば、熱源としてシーズヒータやハロゲンヒータ等が用いられる面状ヒータを用いることができる。 Furthermore, although the above-mentioned embodiment demonstrated the case where the far-infrared planar heater comprised by sealing a nichrome wire with ceramics was used, the planar heater of arbitrary structures can be used. For example, a planar heater in which a sheathed heater or a halogen heater is used as a heat source can be used.
10 プリントシステム
12 コントローラ
14 プリントユニット
16 熱定着ユニット
30 搬送ローラ対
32a,32b,32c 搬送ローラ
36a,36b 加熱ベース
42 底面
44,44a,44b,44c 面状ヒータ
46a,46b,46c,46d,46e ヒータ群
P プリント材料
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記被加熱物と対向する複数の面状ヒータがそれぞれ間隙を有して配置されるヒータ群を備え、
前記搬送方向と前記間隙が延びる方向とが一致しないように前記複数の面状ヒータを配置しかつ前記ヒータ群の前記被加熱物と対向する部分で前記面状ヒータの前記搬送方向の合計寸法がいずれの箇所であっても略等しくなるように前記複数の面状ヒータを配置することによって前記ヒータ群が設けられる、加熱装置。 A heating device for heating an object to be heated while conveying it in a predetermined conveying direction,
A plurality of planar heaters facing the object to be heated are each provided with a heater group arranged with a gap,
The plurality of planar heaters are arranged so that the transport direction does not coincide with the direction in which the gap extends, and the total dimension of the planar heaters in the transport direction is a portion of the heater group facing the object to be heated. A heating apparatus in which the heater group is provided by arranging the plurality of planar heaters so that they are substantially equal at any location.
The plurality of planar heaters are arranged so that the surfaces facing the member to be heated have the same shape and the same dimensions, and the plurality of planar heaters are arranged in a staggered manner. The heating apparatus according to claim 1, wherein the heater group is provided.
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