JP4566711B2 - Heating device - Google Patents
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Description
本発明は、遠赤外線を用いた加熱装置の改良に関する。 The present invention relates to an improvement of a heating device using far infrared rays.
従来から、加熱装置には、被加熱物を遠赤外線を用いて加熱する加熱装置が知られている。このものでは、被加熱物を上下方向に移動させる機構を備えている(例えば、特許文献1参照。)。 Conventionally, a heating device that heats an object to be heated using far infrared rays is known as a heating device. In this thing, the mechanism to move a to-be-heated material to an up-down direction is provided (for example, refer patent document 1).
また、加熱装置には、被加熱物を反転させて加熱する加熱装置も知られている(例えば、特許文献2参照。)。
ところで、加熱装置としては、電子写真式の画像形成装置の現像部に用いられる帯電ローラ(円筒形状物)を加熱するのに用いられるものがある。この種の帯電ローラ1としては、図1に示すように、近時、円柱形状の芯金2の外周に導電性の樹脂層3を形成し、その外周に表層部4を形成して、感光体(図示を略す)に対して非接触形式のものが開発されつつある。
By the way, as a heating device, there is one used to heat a charging roller (cylindrical object) used in a developing portion of an electrophotographic image forming apparatus. As shown in FIG. 1, this type of
その芯金2は例えば鉄系(SUM)の材料から構成され、その外径は約8mmから約10mmであり、樹脂層3は例えばABSを主成分とする樹脂材料から構成され、その外径は約12mmから約14mm(肉厚が約1mmから約2mm)であり、表層部4はセラミック系塗料から構成され、その膜厚は約10μmである。なお、図2はその帯電ローラ1の外形状を示しており、符号5はその帯電ローラ1の軸受け部である。
The
この非接触形式の帯電ローラ1によれば、環境変動が小さいので感光体に対するギャップの安定化(感光体と帯電ローラとの間の隙間)を図ることができる、感光体のフィルミングの低減化を図ることができ、耐久性の向上を図ることができる等のメリットがある。
According to the non-contact
その帯電ローラ1の製造に際しては、その表層部4にセラミック系塗料をスプレー方式により吹き付け、加熱手段により固化させているが、この種の帯電ローラ1では、芯金2と表層部4との間に樹脂層3が存在するため、この樹脂層3が表層部4を加熱することにより熱変形したり、樹脂層3の内部残留応力の変化に起因して寸法が変化したりして、真直度が劣化するという問題がある。
When the
すなわち、従来、この種の被加熱物としての帯電ローラ1の表層部4を加熱するのに、熱風加熱炉等の対流方式の加熱装置が用いられているが、炉内での位置の相違による加熱温度のバラツキや樹脂層3のみならず芯金2まで長時間加熱されるため、帯電ローラ1の表面性が劣化したり、機械的寸法に狂いが生じやすいという問題がある。
That is, conventionally, a convection type heating device such as a hot air heating furnace is used to heat the
本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、その目的とするところは、被加熱物の表層部のみを選択的にかつ均一な温度で加熱して短時間で固化させることのできる加熱装置を提供するところにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and the object of the present invention is to selectively heat only the surface layer portion of the article to be heated at a uniform temperature and solidify it in a short time. A heating device is provided.
請求項1に記載の加熱装置は、互いに対向して配設されてかつ対向間に向けて遠赤外線を放射する一対の加熱手段と、
前記一対の対向間を通過するようにしてかつ被加熱物である円筒形状物をそれぞれ垂直方向に整列保持しながら自転しつつ前記円筒形状物を保持する複数個の保持具と、
該加熱手段の温度を調整するための温度測定・温度調整手段と、
互いに対向して一対設けられかつ前記複数個の保持具を牽引しつつ前記円筒形状物を前記加熱手段に沿って移送する移送手段と、
前記円筒形状物を冷却する冷却手段とを備え、
前記保持具は前記円筒形状物を保持する保持筒と該保持筒を支持して前記移送手段に牽引される支持ブラケットとから構成され、
前記一対の移送手段の一方の移送手段の保持具に保持された円筒形状物と他方の移送手段の保持具に保持された円筒形状物とが前記一対の加熱手段の間を通過中に互いの加熱手段の遠赤外線を受けることができるようにするため、前記一対の移送手段のうちの一方の移送手段の保持具に保持された各円筒形状物の保持位置の間に前記他方の移送手段の保持具に保持された円筒形状物の保持位置が存在するように前記各円筒形状物の保持間隔が定められていることを特徴とする。
The heating device according to
A plurality of holders for holding the cylindrical shaped object while rotating while maintaining the alignment of the cylindrical shaped object to be heated in the vertical direction so as to pass between the pair of opposed members;
Temperature measuring and temperature adjusting means for adjusting the temperature of the heating means;
A transfer means provided in a pair facing each other and transferring the cylindrical object along the heating means while pulling the plurality of holders;
Cooling means for cooling the cylindrical object ,
The holder is composed of a holding cylinder that holds the cylindrical object, and a support bracket that supports the holding cylinder and is pulled by the transfer means,
The cylindrical object held by the holder of one transfer means of the pair of transfer means and the cylindrical object held by the holder of the other transfer means are mutually passing between the pair of heating means. In order to receive far-infrared rays of the heating means, between the holding positions of the cylindrical objects held by the holder of one transfer means of the pair of transfer means, the other transfer means The holding interval of each cylindrical object is determined so that the holding position of the cylindrical object held by the holder exists.
請求項2に記載の加熱装置は、前記円筒形状物が前記保持具に垂直方向に保持され、前記加熱手段は垂直方向に複数個配設された遠赤外線パネルからなり、前記遠赤外線パネルには温度センサが設けられ、該温度センサによって各遠赤外線パネルの温度を測定し、前記温度測定・温度調整手段は前記温度の測定結果に基づいて前記遠赤外線パネルに流れる電流を制御することを特徴とする。
The heating apparatus according to
請求項3に記載の加熱装置は、前記加熱手段が断熱性を有する構造物で被覆され、該構造物で被覆された内部の熱気を外部に排熱する排熱手段が設けられていることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a heating apparatus in which the heating means is covered with a structure having a heat insulating property, and an exhaust heat means for exhausting the internal hot air covered with the structure to outside is provided. Features.
請求項4に記載の加熱装置は、前記移送手段が前記一対の加熱手段の対向間を通過するようにしてかつ複数個の被加熱物を整列保持して互いに反対方向に循環させる一対の循環機構からなることを特徴とする。
The heating apparatus according to
請求項1ないし請求項4に記載の加熱装置によれば、遠赤外線を用いて輻射熱(放射熱)により円筒形状物の表層部を加熱しているので、表層部を主として加熱を行うことができ、加熱効率が極めて優れ、加熱に際しては円筒形状物を自転させているので温度の均一性の向上を図ることができ、短時間で固化させることができると共に、加熱品質の安定性が向上するという効果を奏する。
また、円筒形状物の形状が異なる場合でも、温度調整を行うことによりその円筒形状物にとって適正な加熱処理を行うことができる。
加熱手段の対向間に複数個の円筒形状物を配列して同時に加熱する構成としたので、生産効率の向上を図ることができる。 According to the heating device of the first to fourth aspects , since the surface layer portion of the cylindrical object is heated by radiant heat (radiant heat) using far infrared rays, the surface layer portion can be mainly heated. The heating efficiency is extremely excellent. Since the cylindrical object is rotated during heating, the uniformity of temperature can be improved, and it can be solidified in a short time and the stability of heating quality is improved. There is an effect.
Even when the shape of the cylindrical object is different, it is possible to perform an appropriate heat treatment for the cylindrical object by adjusting the temperature.
Since a plurality of cylindrical objects are arranged between the heating means and heated at the same time, the production efficiency can be improved.
請求項1、請求項4に記載の発明によれば、特に、一対の移送手段又は一対の循環機構の一方の保持具に保持されている円筒形状物と他方の保持具に保持された円筒形状物とが一対の加熱手段の間を通過中に互いの加熱手段の遠赤外線を受けることができるようにして移送されるため、効率的に各円筒形状物を均等に加熱することができる。 According to the first and fourth aspects of the present invention, in particular, the cylindrical shape held by one holder of the pair of transfer means or the pair of circulation mechanisms and the cylindrical shape held by the other holder Since the object is transferred so as to be able to receive the far infrared rays of the heating means while passing between the pair of heating means, each cylindrical object can be efficiently heated evenly.
請求項2に記載の発明によれば、垂直方向に長く延びる円筒形状物の上下方向の温度差を小さくでき、均等加熱を実現できる。
また、異なる寸法の円筒形状物の加熱処理にも用いることができる。 According to invention of
It can also be used for heat treatment of cylindrical objects having different dimensions.
請求項3に記載の発明によれば、加熱手段の上層部に溜まった熱気を排熱する構成となっているので、一対の加熱手段の間の上下間の温度の均等化に貢献できる。また、加熱処理装置の安全性を確保できる。 According to the third aspect of the present invention, since the hot air accumulated in the upper layer portion of the heating means is exhausted, it is possible to contribute to equalization of the temperature between the upper and lower sides between the pair of heating means. Moreover, the safety of the heat treatment apparatus can be ensured.
請求項4に記載の発明によれば、一対の循環機構を用いて円筒形状物を循環させつつ一対の加熱手段の対向間を通過させることにより加熱を行う構成であるので、加熱装置のコンパクト化を図りつつ生産効率の向上を図ることができる。According to the fourth aspect of the present invention, the heating device is made compact by circulating the cylindrical object using the pair of circulation mechanisms and passing between the opposed portions of the pair of heating means. The production efficiency can be improved while achieving the above.
更に、表面が湿式塗装された円筒形状物の場合には、溶剤を乾燥させるための風乾エリアを設けることができるので、加熱処理をより一層効率的に行うことができる。Furthermore, in the case of a cylindrical object whose surface is wet-coated, an air-drying area for drying the solvent can be provided, so that the heat treatment can be performed more efficiently.
以下に、本発明に係わる加熱装置の発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。 Embodiments of a heating apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
図3は本発明に係わる加熱装置の概要を示す外観図であって、この図3において、10は装置本体を示す。この装置本体10は、図4、図5に示すように下部載置プレート11、中間載置プレート12、上部載置プレート13を有する。
FIG. 3 is an external view showing an outline of the heating apparatus according to the present invention. In FIG. As shown in FIGS. 4 and 5, the apparatus
下部載置プレート11と中間載置プレート12との間には、側面からこれらを覆うカバー板14が設けられ、中間載置プレート12と上部載置プレート13との間には側面からこれらを覆うカバー板15が設けられている。
A
下部載置プレート11には、駆動モータ16、17が設けられている。中間載置プレート12には、図6に拡大して示すように、一対の循環機構18と、自転機構19と、一対の加熱手段20、一対の位置決めクランプ機構21とが設けられている。
その一対の循環機構18は、ここでは、チェーン22とスプロケット23とから大略構成されている。そのスプロケット23には張力付与機構(オートテンショナー)24により付勢され、チェーン22はそのスプロケット23に掛け渡されて、張力付与機構24によりテンションが自動的に加わるようにされている。
Here, the pair of
そのチェーン22には、図7〜図9に示す保持具25が取り付けられている。この保持具25は支持ブラケット26と保持筒27とから大略構成されている。支持ブラケット26には、その下部にローラ28が設けられている。このローラ28は中間載置プレート12上を転動するようにされている。
A
その支持ブラケット26の中間部にはチェーン22が連結される連結板29が設けられている。駆動モータ16はスプロケット23のいずれか一つを駆動するのに用いられ、チェーン22は駆動モータ16の駆動によって移送される。ここでは、その一対の循環機構18の循環方向は、図6に矢印A、Bで示すように互いに反対方向である。
A connecting
その支持ブラケット26には保持筒27が回転可能に支承されている。なお、図8において、符号27aはその回転軸を示す。保持筒27にはスプロケット30が一体に取り付けられている。そのスプロケット30は後述する作用を有する自転機構19の一部を構成している。
A holding
保持筒27の上部には、図9に示すように嵌合穴31が形成されている。その嵌合穴31には被加熱物としての帯電ローラ(円筒形状物)1の他方の軸受け部5が挿入されて、帯電ローラ1が図8、図9に示すように整列支持されている。
A
一対の加熱手段20は、ここでは、遠赤外線パネル32から構成されている。その遠赤外線パネル32はここでは図5、図10に示すように縦方向に4枚配設され、横方向に6枚配設されて、合計24枚の構成とされている。帯電ローラ1は、図6に示すようにその一対の加熱手段20の対向間を通過するようにして移送される。
A pair of heating means 20 is comprised from the far-
自転機構19は、図6に示すように一対のスプロケット33、34を有する。その一対のスプロケット33、34は、その加熱手段20を介して移送方向に間隔を開けて配置され、この一対のスプロケット33、34に駆動チェーン35が掛け渡されている。その駆動チェーン35は、各保持筒27と一体のスプロケット30にそれぞれ係合されている。そのスプロケット33は図5に示す駆動モータ17によって駆動される。
The
その遠赤外線パネル32は、図3、図6に示す断熱性を有する構造物36によって被覆され、帯電ローラ1は一対の加熱手段20の対向間を一方側から他方側に向かって通過する際に自転されながら加熱される。
The far-
上部載置プレート13には、図3〜図5に示すように排熱手段としての排気用ブロワー37と冷却手段としての送風用ブロワー38とが設けられている。排気用ブロワー37は構造物36の上部に滞留する熱気を排気するのに用いられる。送風用ブロワー38はその送風口が帯電ローラ1に臨んで加熱された帯電ローラ1を急冷するのに用いられる。その排気用ブロワー37と送風用ブロワー38とは遮音用カバー部材39によって被覆されている。
As shown in FIGS. 3 to 5, the upper mounting
その遠赤外線パネル32には、その各パネルの内部に遠赤外線パネル32の表面温度を測定するための温度センサ(例えば、熱電対)40(図10参照)が設けられ、この温度センサ40の温度測定結果に基づいて、温度測定・温度調整手段により遠赤外線パネル32に流れる電流が制御されるようになっている。
The far
ここでは、遠赤外線パネル32は、図10に示すように12個のゾーンに分割され、これにより、図11に示すように、帯電ローラ1の移送方向の温度上昇カーブQをコントロールできるようになっている。これにより、遠赤外線パネル32への入り口側から出口側への温度上昇速度がコントロールされる。
Here, the far-
なお、その図11に示す温度上昇カーブQは例えば帯電ローラ1の長手方向中間部分の温度測定結果を示している。
Note that the temperature rise curve Q shown in FIG. 11 indicates the temperature measurement result of the intermediate portion in the longitudinal direction of the charging
その一対の循環機構18の経路途中には、図6、図12に示すように、一対の位置決めクランプ機構21としての帯電ローラ1の投入部41と帯電ローラ1の取り出し部42とがこの循環機構18に臨ませて設けられている。
In the middle of the path of the pair of
投入部41は図13〜図15に示すように一対のクランプ機構43を有する。一対のクランプ機構43は一対のクランプ用シリンダ46と一対のクランプ用爪部材47とから大略構成されている。一対のクランプ用爪部材47はそのクランプ用シリンダ46の進退ロッド48の先端に取り付けられている。その一対のクランプ用爪部材47はV字形状把持部48aを有する。
The
各保持筒27はその一対のクランプ用爪部材47の対向間を通過するようにされている。その一対のクランプ用爪部材47の対向間には、帯電ローラ1の存在の有無を検出する一対の帯電ローラ有無検出センサ49、50が一組設けられている。
Each holding
保持筒27は1ピッチずつ移送され、帯電ローラ有無検出センサ49、50により保持筒27に帯電ローラ1がセットされているか否かが判断される。帯電ローラ1が保持筒27にセットされていない場合には、クランプ用爪部材47が前進され、保持筒27がクランプ用爪部材47により挟持されて位置決め固定された状態となる。ついで、ロボットアーム(図示を略す)が駆動される。そのロボットアームはスプレー塗装がされた加熱前の帯電ローラ1の一方の軸受け部5を把持している。このロボットアームの駆動によりその帯電ローラ1の他方の軸受け部5が保持筒27の嵌合穴31の直真上に位置され、帯電ローラ1の他方の軸受け部5が嵌合穴31に挿入される。
The holding
図14は加熱前の帯電ローラ1が一つおきに保持筒27に保持されている状態が示されており、一対のクランプ用シリンダ46は、その帯電ローラ有無検出センサ49、50により帯電ローラ1の存在が検出されると、クランプ用爪部材47を後退させる。これにより、保持筒27のクランプ用爪部材47による挟持固定が解除される。
FIG. 14 shows a state where every other charging
ついで、保持具25が矢印方向に1ピッチ移送される。その1ピッチの移送の検出には、一対の位置検出センサ51、52が用いられる。その保持具25が1ピッチ移送されると、その各保持具25の移送が停止され、一対のクランプ用シリンダー46が駆動されて、一対のクランプ用爪部材47が接近する方向に可動され、そのクランプ用爪部材47のV字形状把持部48aに臨む保持筒27がそのクランプ用爪部材47により挟持固定される。
Next, the
ついで、ロボットアームが可動されて、帯電ローラ1の他方の軸受け部5が保持筒27の嵌合穴31の直真上に位置され、帯電ローラ1の他方の軸受け部5が嵌合穴31に挿入される。この動作の繰り返しにより、加熱前の帯電ローラ1が2個づつ保持具25にセットされる。
Next, the robot arm is moved so that the
その帯電ローラ1を保持した保持具25はチェーンにより矢印で示す方向に牽引される。この保持具25の牽引中に溶剤が乾燥される。ついで、一対の遠赤外線パネル32の対向間を1ピッチづつ移送と停止を繰り返しつつ通過する。図19に拡大してかつ模式的に示すように、その一対の循環機構18の一方の循環機構の保持具25に保持された帯電ローラ1と他方の循環機構の保持具25に保持された帯電ローラ1とは一対の遠赤外線パネル32の間を通過中に互いの遠赤外線パネル32の遠赤外線を受けることができるようにするため、一対の循環機構18のうちの一方の循環機構の保持具25に保持された帯電ローラ1の保持位置の間に他方の循環機構の保持具25に保持された帯電ローラ1の保持位置が存在するように各帯電ローラ1の保持間隔Pが定められている。その保持具25は、遠赤外線パネル32の入り口側から出口側に向かってその一対の遠赤外線パネル32を通過中にチェーン35とスプロケット30との噛み合いにより矢印で示すように自転されつつ回転される。
The
その帯電ローラ1はその遠赤外線パネル32の出口側に達した時点で、所定温度に達する。そして、加熱された帯電ローラ1は、送風用ブロワー38により冷却される。その送風用ブロワー38は冷却ゾーンに臨んでおり、冷却ゾーンには給気用ダクトと吸引用ダクトとが設けられ、送風用ブロワー38により送風された空気は吸引用ダクトにより排気される。
When the charging
ついで、加熱冷却された帯電ローラ1は、取り出し部42に向けて移送される。その取り出し部42は、図16〜図18に示すように昇降用シリンダ53、54と一対のクランプ機構55、56とから大略構成されている。昇降用シリンダ53、54は一対のクランプ機構55、56の高さ調整に用いられる。
Next, the heated and cooled charging
その一対のクランプ機構55、56は一対のクランプ用シリンダと57、58と、一対のクランプ用爪部材59、60とから構成されている。一対のクランプ用シリンダと57、58は一対の昇降用シリンダ53、54のロッド先端にそれぞれ取り付けられた載置プレート61、62に支持されている。
The pair of
一対のクランプ用爪部材59、60はそのクランプ用シリンダ57、58の進退ロッド63、64の先端に取り付けられている。その一対のクランプ用爪部材59、60はV字形状把持部59a、60aを有する。
The pair of
各帯電ローラ1はその一対のクランプ用爪部材59、60の対向間を通過するようにされている。その一対のクランプ用爪部材59、60の対向間には、帯電ローラ1の存在の有無を検出する一対の帯電ローラ有無検出センサ65、66が設けられている。
Each charging
保持筒27が1ピッチずつ移送され、帯電ローラ有無検出センサ65、66により保持筒27に帯電ローラ1がセットされているか否かが判断される。帯電ローラ1が保持筒27にセットされている場合、一対のクランプ用爪部材59、60が前進され、帯電ローラ1の一方の軸受け部5がクランプ用爪部材59、60により挟持されて位置決め固定された状態となる。ついで、ロボットアーム(図示を略す)が駆動される。
The holding
そのロボットアームは帯電ローラ1の一方の軸受け部5を把持する。このロボットアームにより一方の軸受け部5が把持されると、一対のクランプ用爪部材59、60が後退され、一対のクランプ用爪部材59、60による一方の軸受け部5の挟持固定が解除される。ついで、ロボットアームが上昇されて、その帯電ローラ1の他方の軸受け部5が保持筒27の嵌合穴31から抜き取られ、保持具25から帯電ローラ1が取り外される。図17は帯電ローラ1が一つおきに保持筒27から抜き取られた状態が示されている。
The robot arm grips one
帯電ローラ1の軸方向寸法が異なるときには、昇降用シリンダー53、55を用いてそのクランプ用爪部材59、60の高さを調整する。
When the axial dimensions of the charging
1…帯電ローラ(被加熱物)
18…循環機構(移送手段)
20…加熱手段
25…保持具
1 ... Charging roller (object to be heated)
18 ... Circulation mechanism (transfer means)
20 ... Heating means 25 ... Holder
Claims (4)
前記一対の対向間を通過するようにしてかつ被加熱物である円筒形状物をそれぞれ垂直方向に整列保持しながら自転しつつ前記円筒形状物を保持する複数個の保持具と、
該加熱手段の温度を調整するための温度測定・温度調整手段と、
互いに対向して一対設けられかつ前記複数個の保持具を牽引しつつ前記円筒形状物を前記加熱手段に沿って移送する移送手段と、
前記円筒形状物を冷却する冷却手段とを備え、
前記保持具は前記円筒形状物を保持する保持筒と該保持筒を支持して前記移送手段に牽引される支持ブラケットとから構成され、
前記一対の移送手段の一方の移送手段の保持具に保持された円筒形状物と他方の移送手段の保持具に保持された円筒形状物とが前記一対の加熱手段の間を通過中に互いの加熱手段の遠赤外線を受けることができるようにするため、前記一対の移送手段のうちの一方の移送手段の保持具に保持された各円筒形状物の保持位置の間に前記他方の移送手段の保持具に保持された円筒形状物の保持位置が存在するように前記各円筒形状物の保持間隔が定められていることを特徴とする加熱装置。 A pair of heating means arranged opposite to each other and emitting far-infrared rays toward the opposite side;
A plurality of holders for holding the cylindrical shaped object while rotating while maintaining the alignment of the cylindrical shaped object to be heated in the vertical direction so as to pass between the pair of opposed members;
Temperature measuring and temperature adjusting means for adjusting the temperature of the heating means;
A transfer means provided in a pair facing each other and transferring the cylindrical object along the heating means while pulling the plurality of holders;
Cooling means for cooling the cylindrical object ,
The holder is composed of a holding cylinder that holds the cylindrical object, and a support bracket that supports the holding cylinder and is pulled by the transfer means,
The cylindrical object held by the holder of one transfer means of the pair of transfer means and the cylindrical object held by the holder of the other transfer means are mutually passing between the pair of heating means. In order to receive far-infrared rays of the heating means, between the holding positions of the cylindrical objects held by the holder of one transfer means of the pair of transfer means, the other transfer means A heating apparatus, wherein a holding interval of each cylindrical object is determined so that a holding position of the cylindrical object held by the holder exists.
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