JP4824495B2 - 連続加熱処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、円筒形状や円柱形状や無端状ベルト形状等の円筒形体の外表面に表面層を焼成する連続加熱処理装置に関する。

電子写真の原理に基づく複写機およびプリンタにおいて、熱によりトナーを溶解させ、用紙に定着させる定着プロセスが存在する。その定着プロセスで用いられている部品（定着ローラあるいは定着ベルト）は、基体に接着剤（第１プライマ）を塗布後、耐熱性ゴム（シリコーンゴム）の弾性層を形成し、その上に再度接着剤（第２プライマ）を塗布し、フッ素樹脂の離型層を形成するという４層構造からなっている。

最後の離型層は、スプレーや浸漬工法により液状のフッ素樹脂を塗装した後、焼成することでその膜を一度溶解させ、急速に冷却しフッ素樹脂を非晶質化することにより形成される。

従来、この離型層を製膜する際には、巨大なオーブンへ投入して焼成する方式が一般的であった（バッチ焼成）。この問題点として、焼成熱が離型層の下に存在するシリコーンゴム層にダメージを与え劣化させてしまうことである。シリコーンゴムが耐熱性を向上しても340℃〜350℃が上限であり、これ以上の温度を加えるとゴムとしての機能が低下する。

一方、フッ素樹脂は、融点が310℃〜320℃であり、溶融後レベリングして平滑な面を得るには、焼成時の被処理物の温度を330±10℃の範囲で均一にする必要がある。これをオーブンで実施しようとすると、雰囲気温度を上昇させ間接的に被処理物を加熱するオーブンの特性上、被処理物の温度は扉の開閉による雰囲気温度の変化に大きく左右されることになり、これを安定させるまでにかなりの時間と電力を要するため非常に効率が悪くなってしまう。

この課題を解決するため、従来、加熱手段として赤外線ヒータを用いるものが知られていて、この赤外線ヒータを加熱手段とする焼成炉を使用した場合、遠赤外線の放射熱により被処理物を加熱することになるため、被処理物が受ける雰囲気温度の変化影響を小さくすることが出来る（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−２６６３０１号公報

しかしながら、この遠赤外線を用いた加熱炉の欠点として、被処理物の実体温度の測定が困難だということが挙げられる。
バッチ炉の場合、雰囲気温度＝被処理物温度であるので、測定位置に気を付ける程度で熱電対を用いて比較的容易に測定できた。
しかし、放射熱を用いた加熱炉の場合、被処理物の温度は放射熱だけではなく、それにより加熱された雰囲気温度も影響してくるため、実体の温度を測定するのはかなり困難となる。また、製品となる被処理物そのものを測定してしまうと、被処理物の表面に接触痕が出来てしまうという問題があり、非接触の温度計で測定しようにも、連続炉であるため加熱炉内中央付近の被処理物は手前の被処理物の陰になってしまうため測定（撮影）することができない。

本発明は、上記問題に着目してなされたもので、表面層を高効率にて加熱処理する連続搬送式焼成炉としながら、加熱処理中の被処理物の実体温度を測定することが出来る連続加熱処理装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明では、円筒形体の外側面の表面層を加熱処理する装置であって、
加熱処理対象の被処理物を、その円筒の軸が垂直になるように保持する被処理物保持手段と、
前記被処理物を、その円筒の軸を中心に回転するように前記被処理物保持手段を回転させる回転駆動手段と、
前記表面層を加熱処理する加熱手段を備えた加熱処理室と、
前記被処理物を前記加熱処理室外部から加熱処理室入口、加熱処理室、加熱処理室出口を順次通り、該加熱処理装置外部へと導く被処理物搬送路と、
前記被処理物保持手段で保持された前記被処理物を前記被処理物搬送路上で移動させて、前記加熱処理室内に搬入するとともに、熱処理終了後の該被処理物を該加熱処理室外へ搬出する被処理物搬送手段と、
を備えた連続加熱処理装置において、
前記加熱手段は、前記加熱処理室の被処理物搬送路の両側面に設けられている赤外線ヒータであるとともに、少なくとも１つ以上の前記被処理物保持手段に、被処理物の温度を測定する温度測定手段が配置されていることを特徴とする。

本発明では、被処理物の表面層を加熱する加熱手段が、加熱処理室の被処理物搬送路の両側面に設けられた赤外線ヒータとされ、少なくとも１つ以上の被処理物保持手段に、被処理物の温度を測定する温度測定手段が配置される。
すなわち、回転しながら搬送移動される被処理物とは相対的な位置関係が変わる固定位置（例えば、炉壁内面等）に温度測定手段を配置した場合、接触型温度計により被処理物そのものを測定してしまうと、被処理物の表面に接触痕が作られてしまう。
また、非接触型温度計による測定とすると、連続炉であるため温度測定対象の被処理物が手前の被処理物の陰になってしまう場合には温度測定をすることができないし、赤外線ヒータからの放射熱の影響を測定ノイズとして拾ってしまうこともある。
これに対し、本発明では、被処理物搬送路上を移動する被処理物保持手段に、被処理物を保持するとともに温度測定手段を配置するため、被処理物と温度測定手段とは、回転を伴う搬送移動があっても一体にて移動し、相対的な位置関係が変わらない。
よって、温度測定手段を接触型温度計とし、接触型温度計にて被処理物の実体温度を測定しても、被処理物の表面に接触痕を作ることが無いし、被処理物が加熱炉のどの位置を搬送移動しているときでも温度測定を行うことが出来る。
この結果、表面層を高効率にて加熱処理する連続搬送式焼成炉としながら、加熱処理中の被処理物の実体温度を測定することが出来る。

以下、本発明の連続加熱処理装置を実現する最良の形態を、図面に示す実施例１に基づいて説明する。

まず、構成を説明する。
図１は実施例１の連続加熱処理装置により加熱処理により離型層（表面層の一例）を形成した定着ベルト（被処理物の一例）を示す斜視図および断面図である。
前記定着ベルトは、図１に示すように、ベルト基体１に接着剤を塗布しプライマ層４（接着層）を形成した後、耐熱性ゴム（シリコーンゴム）の弾性層２を形成し、その上に再度接着剤を塗布してプライマ層４（接着層）を形成し、最後にフッ素樹脂の離型層３を形成するという４層構造からなっている。
前記ベルト基体１は、その材質がポリイミド樹脂であり、不定形の円筒形状をしている。
前記離型層３は、スプレーや浸漬工法により液状のフッ素樹脂を塗装した後、焼成することでその膜を一度溶解させ、急速に冷却しフッ素樹脂を非晶質化することにより形成される。

図２は温度制御機能を有した実施例１の連続加熱処理装置（焼成炉）を示す外観図、図３は温度制御機能を有した実施例１の連続加熱処理装置（焼成炉）を示す概略図、図４は実施例１の連続加熱処理装置における焼成用パレットを示す詳細図、図５は実施例１の連続加熱処理装置におけるガイドレールおよび駆動系を示す詳細図、図６は実施例１の連続加熱処理装置におけるヒーターユニットを示す詳細図、図７は実施例１の連続加熱処理装置における加熱装置を示す詳細図である。

実施例１の連続加熱処理装置は、図２および図３に示すように、加熱処理室Ａと急冷処理装置Ｂを備え、これらの加熱処理室Ａと急冷処理装置Ｂを通る環状の２本のガイドレール１４を有しており、そのガイドレール１４上を被処理物搬送用のパレット５と、温度測定用治具６０（パレット）が移動する構造となっている。

加熱処理の対象の被処理物である定着ベルト６は、図４に示すように、その円筒の軸が垂直方向になるように保持するマンドレル（被処理物保持手段）により保持され、該マンドレルはパレット５に組み合わされている。
前記マンドレルは、中間製品である定着ベルト６の両端付近をその内側面から支持する円形板７，７と、該円形板７，７を固定する軸８とを備えていて、定着ベルト６を、円筒形状を保った状態で保持する。
前記パレット５は、前記マンドレルの円形板７，７および軸８を回転させる回転軸９と、該回転軸９を回転させるためのスプロケット１０と、ベアリング１１と、前記回転軸９の下端部に設けられたクラッチ１２と、これらを支えるベース１３と、を有して構成されている。

前記ベース１３は、図５に示すように、断面が「コの字」状の２本のガイドレール１４、４により、その両端の側面及び上下が挟持されて水平を保ったまま搬送されるようになっている。
前記パレット５のベース１３には、係合穴１３ａが設けられており、この係合穴１３ａとガードレール１４下に設けられた各ガイド付シリンダ２８の係合ピン２９が、上昇することにより係合し、さらにガイド付シリンダの下に設けられたアクチュエータ１５，１６，１７，１８，１９，２０の動作によって、図３中矢印Ｈ，Ｉ，Ｊ，Ｋの方向に搬送されるようになっている。
また、実施例１の場合、連続加熱処理装置に数十枚あるパレット５のうち１枚が温度測定用治具６０（パレット）となっている。

前記加熱処理室Ａには、図３に示すように、ガイドレール１４の両端面に加熱手段として赤外線ヒータ２１が向かい合わせに設けられており、加熱処理室Ａの内部と外部とは断熱板２２により仕切られている。被処理物である定着ベルト６が搬入および排出される加熱処理室Ａの入口と出口とにはそれぞれシャッター２３ａ及び２３ｂが設けられ、被処理物である定着ベルト６の搬入時及び排出時のみ開けるようにアクチュエータ１５及びアクチュエータ１７と連動して制御されている。
前記加熱処理室Ａの内部では、図３に示すように、パレット５のスプロケット１０と噛合してパレット５の回転軸９を回転させるための自転チェーン３０が自転モータ３１（回転駆動手段）によって駆動されている。

前記加熱処理室Ａの内部における赤外線ヒータ２１は、図６に示すように、ガイドレール１４の長さ方向に対して１６分割されており、それぞれユニット化された加熱ユニット４０となっている。また、各加熱ユニット４０は、図７に示すように、高さ方向に対して、線状の赤外線を放射する電熱線５１を１本ずつ備えた複数の加熱ゾーン５０に分割されている。
ここで、線状の赤外線加熱源である電熱線５１は、図７に示すように、水平に配された複数の水平配線部５１aと、その水平配線部５１ａの端部から上下に隣接する他の水平配線部の端部を垂直に繋ぐ連絡配線部５１ｂとを形成するように一筆書き状に配置されていて、これら各加熱ユニット４０の複数の水平配線部５１ａが等間隔に配置されている（この例ではピッチＡが一定）。
また、それぞれの加熱ユニット４０の各加熱ゾーン５０には、図７に示すように、その中央部の温度を測定する熱電対温度計（シース型Ｋ熱電対）５２が設けられている。この熱電対温度計５２から得られる温度により赤外線ヒータ２１の状態が監視される。
各加熱ユニット４０の高さの和は、被処理物である定着ベルト６の高さ方向の長さよりも十分長く、かつ、各加熱ユニット４０の加熱ゾーン５０は被処理物である定着ベルト６の全体を均一に加熱するように温度設定されている。
前記加熱処理室Ａの上部には、図６に示すように、被処理物である定着ベルト６を加熱処理する際に発生するガスを排出する排気ダクト４１が設けられている。

前記加熱処理室Ａの出口側外には、図３に示すように、加熱処理室Ａに隣接して急冷処理装置Ｂが設けられている。
前記急冷処理装置Ｂは、冷却液（例えば、水など）を加熱処理室Ａから急冷用モータ３２により搬出された加熱処理済みの被処理物である定着ベルト６に対して霧化装置２４から噴射、噴霧することにより急速に冷却する装置であり、冷却液は被処理物である定着ベルト６に吹き付けられて蒸発し、被処理物に達しなかったミストは細かい水滴とともに急冷処理装置Ｂの上部に設けられた排気ダクト２５から排出される。ここで、急冷処理装置Ｂの前後には、放射温度計２６ａ及び２６ｂが設置されており、急冷処理の前後で温度を測定することが出来る。
なお、この急冷処理装置Ｂによってもマンドレルの円形板７，７は、比較的温度が高いままであるため、円形板７，７を冷却するための冷却用ファン２７が放射温度計２６ｂの下流側に設置されている。

図８は実施例１の連続加熱処理装置における温度測定用パレットを示す詳細図、図９は実施例１の連続加熱処理装置における温度測定部を示す詳細図である。
上記温度測定用治具６０（温度測定手段）は、パレット５に温度測定手段の機能と、測定結果記録手段の機能と、測定結果転送手段の機能と、が追加されたものである。

前記温度測定用治具６０は、図８に示すように、温度測定用被処理物である定着ベルト６１の両端付近をその内側面から支持する温度測定マンドレル用円形板６５，６５と、該円形板６５，６５を固定する温度測定マンドレル用軸６６と、温度測定用被処理物である定着ベルト６1の上端温度と中央温度と下端部温度をそれぞれ測定する熱電対６２，６２，６２と、該熱電対６２，６２，６２を保持する熱電対保持軸６３と、前記熱電対６２，６２，６２から得られたデータをA/D変換し記録媒体（フラッシュメモリー）に蓄積し、蓄積したデータを連続加熱処理装置の演算処理部へ転送するまでを行なう温度測定制御部６４と、を有して構成されている。
また、連続加熱処理装置の演算処理部には、被処理物の加熱処理温度幅が加熱ユニット４０ごとに設定されている。

前記温度測定用治具６０の測定用マンドレルには、温度測定用被処理物である定着ベルト６１の軸方向に、実施例１の場合、３個の熱電対６２，６２，６２が取り付けられている。それぞれの熱電対６２，６２，６２は、温度測定用被処理物である定着ベルト６１の上端部、中央部、下端部の各位置に設定されている。

前記温度測定用被処理物の上端温度と中央温度と下端部温度を測定する熱電対６２，６２，６２と、該熱電対６２，６２，６２を保持する熱電対保持軸６３は、図８および図９に示すように、温度測定用被処理物である定着ベルト６１の内側位置に設けられており、熱電対６２，６２，６２を温度測定用被処理物である定着ベルト６１の内面に接触させることで温度を測定する構成になっている。

温度を測定する前記熱電対６２，６２，６２は、図９に示すように、スプリングプランジャー６８を介して熱電対保持軸６３に固定されている。
連続加熱処理装置の演算処理部には、目標となる被処理物の加熱処理温度が加熱ユニット４０ごとに設定されている。
前記温度測定制御部６４の測定結果記録手段は、非接触式通信方式である赤外線送信機が搭載されている。

次に、作用を説明する。

［連続加熱処理動作］
以下、実施例１の連続加熱処理装置における被処理物の連続加熱処理動作を説明する。
離型層３が塗布された被処理物である定着ベルト６をマンドレルに保持させ、パレット５にセットする。セットは図３中点線で示したＣゾーンで行なう。

マンドレルがセットされたパレット５は、アクチュエータ２０によりコーナーＤに向かって矢印Ｈ方向に送られる。このときパレット５が１つ前のパレット５を押し、それがもう１個前のパレット５を押す、いわゆる「プッシャー搬送方式」であり、順次被処理物である定着ベルト６を保持するマンドレルを、パレット５にセットしながらコーナーＤへ送られる。

パレット５がコーナーＤに到着すると、アクチュエータ１５により矢印Ｉの方向に駆動され、加熱処理室Ａへ搬入される。このときアクチュエータ１５に連動して、加熱処理室Ａの入口側シャッター２３ａが開閉される。

加熱処理室Ａに搬入されたパレット５は、アクチュエータ１５からアクチュエータ１６へと引き継がれ、加熱処理室Ａ内に搬送される。

加熱処理室Ａの入口付近における加熱ユニット４０の温度設定と、アクチュエータ１６によるパレット５の動きとを制御することにより、被処理物である定着ベルト６を適切な昇温速度で加熱することが出来る。

以降の加熱処理室Ａ内での移動は、上述と同じ「プッシャー搬送方式」で、新たなパレット５が加熱処理室Ａに搬入されるたびに加熱処理室Ａのパレット５が順次パレット１枚分の距離を進むといった構造になっている。

加熱処理室Ａでは、自転チェーン３０と各パレット５のスプロケット１０とが噛合し、自転用モータ３１により加熱処理室Ａで加熱処理される被処理物である定着ベルト６を回転（10rpm〜60rpm）させるので温度ムラの少ない加熱処理が可能となっている。

アクチュエータ１７は、加熱処理室Ａの出口付近に搬送されたパレット５を加熱処理室Ａの出口から外部へ搬出し、かつ、急冷処理装置Ｂを経てコーナーＥへ搬送するためのアクチュエータであり、上述の自転チェーン３０とは別にパレット５の回転軸９を高速（300rpm〜700rpm）で回転させる急冷用モータ３２が設けられている。この機構により急冷処理時にパレット５の回転軸は高速回転される。

このように加熱処理室Ａ内部の被処理物である定着ベルト６を、加熱処理室Ａ内部での搬送速度に束縛されず加熱処理室Ａから外部に搬出させるアクチュエータ１７を設けることで、排出過程での温度低下が少ない状態で急冷処理装置Ｂへ被処理物である定着ベルト６を供給することが出来る。これにより非常に高い急冷効果が得られる。

このように、加熱処理済みの被処理物である定着ベルト６は、回転しながら急冷処理装置Ｂに搬送されるが、その搬送途中で被処理物である定着ベルト６の表面温度を、表面温度計２６ａにより測定する。

急冷処理装置Ｂでは、霧化装置２４で水などの冷却液を被処理物６の表面に噴射することで急冷処理される。

急冷処理済の被処理物である定着ベルト６がセットされたパレット５は、続いてアクチュエータ１７によりコーナーＥへ搬送されるが、この搬送時に被処理物６の表面温度を表面温度計２６ｂで測定する。

上記冷却処理を行なっても、マンドレルの円形板７，７はかなりの予熱を持っているため、冷却用ファン２７により取り扱いが可能な温度に冷却される。

コーナーＥからコーナーＦへはアクチュエータ１８により搬送されるが、その搬送途中でパレット５から被処理物である定着ベルト６を保持したマンドレルが外される。続いてパレット５は、コーナーＦからアクチュエータ１９により環状のガイドレール１４の待機位置Ｇへ搬送され、再度加熱、急冷処理に用いられるまで待機する。

以上のような流れでパレット５に保持された被処理物である定着ベルト６は加熱処理されていくのだが、そのような流れの中で、定期的に温度測定用治具６０に設定された定着ベルト６が加熱処理されることになる。

[被処理物の温度制御動作]
以下、実施例１の連続加熱処理装置における被処理物の温度制御動作を説明する。
連続加熱処理装置に数十枚あるパレット５のうちの１枚である温度測定用治具６０が、加熱処理室Ａに搬入された時点で被処理物である定着ベルト６の温度測定を開始する。温度測定開始後、一定間隔で熱電対６２，６２，６２の温度データを温度測定制御部６４が取り込み蓄積する。温度測定用治具６０が、急冷処理装置Ｂを過ぎた所で温度測定を終了し、そのまま待機ゾーンＧまで搬送される。待機ゾーンＧには、温度測定結果受信装置６７が設けられており、ここで温度測定制御部６４に蓄積されたデータが送受信され、連続加熱処理装置の演算処理部へと送られ加熱ユニット４０の出力に反映される。

測定結果の計測開始時間から、その時に温度測定用被処理物に対し加熱を行なっていた加熱ユニット４０を求め、連続加熱処理装置の演算処理部内に設定されている加熱処理温度と、測定結果とを照らし合わせる。測定結果が加熱処理温度外であったとき、該当する加熱ユニット４０の設定温度を加熱処理温度に入るように変更する。

温度測定用被処理物である定着ベルト６１の温度を測定するため、軸方向に３個設けられた熱電対６２，６２，６２は、温度測定用被処理物が加熱処理室Ａの中で自転することにより、その位置（高さ）での円周方向の温度を測定する。

温度を測定する熱電対６２，６２，６２が、スプリングプランジャー６８を介して熱電対保持軸６３に固定されていることで、両端の円形板６５でしか保持されていない温度測定用被処理物が変形しても、スプリングプランジャー６８が変形分を吸収し、一定の圧力で熱電対６２，６２，６２を内面に接触させている。

温度測定制御部６４へ蓄積されたデータは、温度測定制御部６４に搭載されている赤外線送信機により１ビットずつ、該装置の向かい側に設置されている温度測定結果受信装置６７に送信を行なう。温度測定結果受信装置６７が受信したデータは連続加熱処理装置の演算処理部へと送られる。

［被処理物の温度制御作用］
以下、実施例１の連続加熱処理装置における被処理物の温度制御作用を説明する。
第一に、赤外線ヒータを加熱手段とする焼成炉を使用した場合、被処理物の加熱に遠赤外線の放射熱が使用されることで、被処理物が受ける雰囲気温度の変化影響を小さくすることが出来る。しかし、加熱処理中の被処理物の温度を測定する場合、炉内中央付近の被処理物は非接触方式の放射温度計では手前の被処理物の陰になってしまうため測定（撮影）することがでず、また赤外線ヒータからの放射熱の影響を測定ノイズとして拾ってしまうという課題がある。

このような課題に対し、実施例１では、加熱処理室Ａの被処理物搬送路の両側面に設けられている赤外線ヒータ２１を加熱手段にするとともに、複数のパレット５のうち、１つのパレットを温度測定用治具６０（被処理物保持手段）とし、この温度測定用治具６０に定着ベルト６（被処理物）の温度を測定する熱電対６２（温度測定手段）を配置した。

すなわち、回転しながら搬送移動される被処理物とは相対的な位置関係が変わる固定位置（例えば、炉壁内面等）に温度測定手段を配置した場合、接触型温度計により被処理物そのものを測定してしまうと、被処理物の表面に接触痕が作られてしまう。
また、非接触型温度計による測定とすると、例えば、連続炉であるため加熱炉内中央付近の被処理物は手前の被処理物の陰になってしまうため測定（撮影）することができないし、赤外線ヒータからの放射熱の影響を測定ノイズとして拾ってしまう。

これに対し、被処理物搬送路上を移動する温度測定用治具６０に、被処理物である定着ベルト６（中間製品）を保持するとともに熱電対６２を配置するため、定着ベルト６と熱電対６２とは、回転を伴う搬送移動があっても一体にて移動し、相対的な位置関係が変わらない。

よって、接触型温度計である熱電対６２にて定着ベルト６の実体温度を測定しても定着ベルト６の表面に接触痕を作ることが無いし、定着ベルト６が加熱炉のどの位置を搬送移動しているときでも測定ノイズを拾うことなく、定着ベルト６の実体温度の測定を精度よく行うことが出来る。

第二に、例えば、測定用の被処理物（熱電対付の被処理物）を被処理物と同時に炉内で加熱処理することで被処理物の実体温度を測定する手法が半導体製造分野の縦型拡散炉などで採られている（特開２００２−１７４１２３号公報参照）。
しかし、この場合、温度測定用の被処理物と制御部とが有線で接続されているため、被処理物を焼成中に移動させるようなことは出来ず、連続搬送方式の炉には用いることが出来ない。つまり、熱電対による接触式の温度測定方法では、制御部との間が有線で接続されることになり、連続搬送方式を用いている連続加熱処理装置等のように、被処理物が回転・移動をする場合には用いることが出来ないという課題がある。

これに対し、実施例１では、温度測定手段である熱電対６２で測定した結果を記録する測定結果記録手段と、前記測定結果記録手段に記録されたデータを連続加熱処理装置の演算処理部に転送する測定結果転送手段と、を温度測定制御部６４として温度測定用治具６０（温度測定用のパレット）に搭載した。

このように、温度測定手段、測定結果記録手段、データを連続加熱処理装置の演算処理部に転送する手段を温度測定用のパレットに搭載し、測定した結果を無線で連続加熱処理装置の演算処理部に転送する方式をとることで、非接触式の温度測定器では測定できなかった炉内中央付近での被処理物の実体温度を測定することができ、昇温から急冷までの被処理物表面温度を測定することが出来る。

第三に、赤外線ヒータの劣化等による出力の低下、また外乱（外気温、雰囲気温、気圧の変化）や塗布材料の変化により、被処理物の焼成温度が変動してしまうという課題がある。
これに対し、実施例１では、演算処理部は、赤外線ヒータ２１（加熱手段）の状態を監視する監視手段からの監視結果と、温度測定制御部６４から転送された測定結果を利用し、定着ベルト６（被処理物）の離型層３（表面層）が焼成可能な温度域に入るように、定着ベルト６の表面温度を制御する温度制御手段を有する構成とした。
このように、被処理物の表面層が焼成可能な温度域に入るように定着ベルト６の表面温度を制御することで、赤外線ヒータ２１の劣化等による出力の低下、また外乱（外気温、気温、気圧の変化）や塗布材料の変化があっても、定着ベルト６（被処理物）の表面温度を焼成可能域内に調整することができ、焼成不良品の発生を抑えることが出来る。

第四に、被処理物をその円筒の軸が垂直になるように保持して焼成を行なう場合、雰囲気温度の影響により被処理物に軸方向温度差が生じるという課題がある。
これに対し、実施例１では、熱電対６２，６２，６２（温度測定手段）は、測定用の被焼成物の軸方向に３点の位置で温度を測定する構成とした。
このように、軸方向に３点の位置で温度を測定して制御を行なうことで、被処理物の軸方向の加熱ムラを低減させることができ、焼成不良品の発生を抑えることが出来る。

第五に、遠赤外線の加熱炉で被処理物の表面温度を測定する場合、測定用の熱電対そのものが放射熱の影響を受けてしまうという課題がある。
これに対し、実施例１では、熱電対６２，６２，６２（温度測定手段）は、円筒形状をした定着ベルト６（被処理物）の内面の温度測定する構成とした。
このように、定着ベルト６の内側から一定の圧力で熱電対６２を測定用の定着ベルト６に接触させ、定着ベルト６の内面温度を測定することで、熱電対６２自体が赤外線ヒータ２１からの放射熱により加熱されることで生じる測定誤差を低減することができ、より正確な定着ベルト６の表面温度を測定することが出来る。

第六に、被処理物が不定形の円筒体である場合、加熱処理中の被処理物の変形により、熱電対と測定用の被処理物との間で接触不良を起こし、正しく測定できない場合があるという課題がある。
これに対し、実施例１では、熱電対６２は、定着ベルト６の内側から一定の圧力で温度測定部を被処理物に接触させ、温度を測定する構成とした。
このように、定着ベルト６の内側から一定の圧力で熱電対６２を接触させ、温度を測定することで、熱電対６２の接触不良から生じる測定誤差を低減することができ、より正確な被処理物表面温度を測定することが出来る。

第七に、赤外線ヒータの劣化等により出力が低下した場合、転送される被処理物の温度変動代が大きくなるという課題がある。
これに対し、実施例１では、演算処理部は、測定結果転送手段から転送された温度測定データと、基準となる温度基準データと比較して、赤外線ヒータ２１を制御する加熱制御手段を有する構成とした。
このように、連続加熱処理装置へ転送した温度データと、基準となる温度データとを比較し連続加熱処理装置を制御することで、被処理物の表面温度を一定に保つことができ、焼成不良品の発生を抑えることが出来る。

第八に、温度測定データを転送する場合、接触方式による場合には、接触不良による通信エラーが発生する可能性がある。
この課題に対し、実施例１では、温度測定結果を転送する測定結果転送手段を、非接触通信方法による手段とした。
このように、非接触通信方法を採用したため、接続部分の接触不良による通信エラーを防ぐことができ、測定データの信頼性を向上させることが出来る。

次に、効果を説明する。
実施例１の連続加熱処理装置にあっては、下記に列挙する効果を得ることが出来る。

(1) 円筒形体の外側面の表面層を加熱処理する装置であって、加熱処理対象の被処理物を、その円筒の軸が垂直になるように保持する被処理物保持手段と、前記被処理物を、その円筒の軸を中心に回転するように前記被処理物保持手段を回転させる回転駆動手段と、前記表面層を加熱処理する加熱手段を備えた加熱処理室と、前記被処理物を前記加熱処理室外部から加熱処理室入口、加熱処理室、加熱処理室出口を順次通り、該加熱処理装置外部へと導く被処理物搬送路と、前記被処理物保持手段で保持された前記被処理物を前記被処理物搬送路上で移動させて、前記加熱処理室内に搬入するとともに、熱処理終了後の該被処理物を該加熱処理室外へ搬出する被処理物搬送手段と、を備えた連続加熱処理装置において、前記加熱手段は、加熱処理室Ａの被処理物搬送路の両側面に設けられている赤外線ヒータ２１であるとともに、複数のパレット５のうち、１つのパレットを温度測定用治具６０（被処理物保持手段）とし、この温度測定用治具６０に被処理物である定着ベルト６の温度を測定する熱電対６２（温度測定手段）を配置したため、表面層を高効率にて加熱処理する連続搬送式焼成炉としながら、加熱処理中の被処理物の実体温度を測定することが出来る。

(2) 前記熱電対６２（温度測定手段）で測定した結果を記録する測定結果記録手段と、前記測定結果記録手段に記録されたデータを連続加熱処理装置の演算処理部に転送する測定結果転送手段と、を温度測定制御部６４として温度測定用治具６０（温度測定用のパレット）に搭載したため、非接触式の温度測定器では測定できなかった炉内中央付近での被処理物の実体温度を測定することができ、昇温から急冷までの被処理物表面温度を測定することが出来る。

(3) 前記演算処理部は、赤外線ヒータ２１（加熱手段）の状態を監視する監視手段からの監視結果と、温度測定制御部６４から転送された測定結果を利用し、定着ベルト６（被処理物）の離型層３（表面層）が焼成可能な温度域に入るように、定着ベルト６の表面温度を制御する温度制御手段を有するため、赤外線ヒータ２１の劣化等による出力の低下、また外乱（外気温、気温、気圧の変化）や塗布材料の変化があっても、定着ベルト６の表面温度を焼成可能域内に調整することができ、焼成不良品の発生を抑えることが出来る。

(4) 前記熱電対６２，６２，６２（温度測定手段）は、測定用の被焼成物の軸方向に３点の位置で温度を測定するため、被処理物の軸方向の加熱ムラを低減させることができ、焼成不良品の発生を抑えることが出来る。

(5) 前記熱電対６２，６２，６２（温度測定手段）は、円筒形状をした定着ベルト６（被処理物）の内面の温度を測定するため、熱電対６２自体が赤外線ヒータ２１からの放射熱により加熱されることで生じる測定誤差を低減することができ、より正確な定着ベルト６の表面温度を測定することが出来る。

(6) 前記熱電対６２は、定着ベルト６の内側から一定の圧力で温度測定部を被処理物に接触させ、温度を測定するため、熱電対６２の接触不良から生じる測定誤差を低減することができ、より正確な被処理物表面温度を測定することが出来る。

(7) 前記演算処理部は、測定結果転送手段から転送された温度測定データと、基準となる温度基準データと比較して、赤外線ヒータ２１を制御する加熱制御手段を有するため、被処理物の表面温度を一定に保つことができ、焼成不良品の発生を抑えることが出来る。

(8) 前記測定結果転送手段を、非接触通信方法による手段としたため、接続部分の接触不良による通信エラーを防ぐことができ、測定データの信頼性を向上させることが出来る。

以上、本発明の連続加熱処理装置を実施例１に基づき説明してきたが、具体的な構成については、この実施例１に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

実施例１では、連続して繋がる多数のパレットにより被処理物搬送路を構成し、アクチュエータを被処理物搬送手段とする例を示したが、例えば、被処理物搬送路をベルトコンベアにより構成し、コンベアベルトを駆動させることで搬送路を移動させるようにしても良い。

実施例１では、被処理物保持手段である多数のパレットのうち１つのパレットを、温度測定手段を配置するパレットとする例を示したが、例えば、焼成炉の規模や要求される焼成温度精度等に応じて２つ以上のパレットを、温度測定手段を配置するパレットとしても良い。

実施例１では、熱電対により測定用の被処理物の軸方向の３点で温度を測定する例を示したが、例えば、被処理物の軸方向の長さや焼成温度精度等に応じて４点以上で温度を測定するようにしても良い。

実施例１では、複写機およびプリンタの定着プロセスで用いられている定着ベルトを被処理物とする連続加熱処理装置の例を示したが、連続加熱処理装置としては、被処理物としては定着ベルト以外のもの、例えば、定着ローラ等の表面層を加熱処理するものであっても良い。要するに、円筒形体の外側面に加熱処理により表面層を形成する連続加熱処理装置であれば様々な被処理物の連続加熱処理装置に適用することが出来る。

図１は実施例１の連続加熱処理装置により加熱処理により離型層（表面層の一例）を形成した定着ベルト（被処理物の一例）を示す斜視図および断面図である。 温度制御機能を有した実施例１の連続加熱処理装置（焼成炉）を示す外観図である。 温度制御機能を有した実施例１の連続加熱処理装置（焼成炉）を示す概略図である。 実施例１の連続加熱処理装置における焼成用パレットを示す詳細図である。 実施例１の連続加熱処理装置におけるガイドレールおよび駆動系を示す詳細図である。 実施例１の連続加熱処理装置におけるヒーターユニットを示す詳細図である。 実施例１の連続加熱処理装置における加熱装置を示す詳細図である。 実施例１の連続加熱処理装置における温度測定用パレットを示す詳細図である。 実施例１の連続加熱処理装置における温度測定部を示す詳細図である。

符号の説明

１ ベルト基体
２ 弾性層（シリコーンゴム）
３ 離型層（フッ素樹脂）
４ プライマ層（接着層）
５ パレット
６ 定着ベルト（被処理物）
７ 円形板
８ 軸
９ 回転軸
１０ スプロケット
１１ ベアリング
１２ クラッチ
１３ ベース
１４ ガイドレール
１５〜２０ アクチュエータ
２１ 赤外線ヒータ
２２ 断熱板
２３ａ，２３ｂ シャッター
２４ 霧化装置
２５ 排気ダクト（急冷用）
２６ａ，２６ｂ 放射温度計
２７ 冷却用ファン
２８ ガイド付シリンダ
２９ 係合ピン
３０ 自転チェーン
３１ 自転モータ（回転駆動手段）
３２ 急冷用モータ
４０ 加熱ユニット
４１ 排気ダクト（焼成用）
５０ 加熱ゾーン
５１ 電熱線
６０ 温度測定用治具
６１ 温度測定用被処理物
６２ 熱電対
６３ 熱電対保持軸
６４ 温度測定制御部
６５ 温度測定マンドレル用円形板
６６ 温度測定マンドレル用軸
６７ 温度測定結果受信装置
６８ スプリングプランジャー

Claims (8)

1. 円筒形体の外側面の表面層を加熱処理する装置であって、
   加熱処理対象の被処理物を、その円筒の軸が垂直になるように保持する被処理物保持手段と、
   前記被処理物を、その円筒の軸を中心に回転するように前記被処理物保持手段を回転させる回転駆動手段と、
   前記表面層を加熱処理する加熱手段を備えた加熱処理室と、
   前記被処理物を前記加熱処理室外部から加熱処理室入口、加熱処理室、加熱処理室出口を順次通り、該加熱処理装置外部へと導く被処理物搬送路と、
   前記被処理物保持手段で保持された前記被処理物を前記被処理物搬送路上で移動させて、前記加熱処理室内に搬入するとともに、熱処理終了後の該被処理物を該加熱処理室外へ搬出する被処理物搬送手段と、
   を備えた連続加熱処理装置において、
   前記加熱手段は、前記加熱処理室の被処理物搬送路の両側面に設けられている赤外線ヒータであるとともに、少なくとも１つ以上の前記被処理物保持手段に、被処理物の温度を測定する温度測定手段が配置されていることを特徴とする連続加熱処理装置。
2. 請求項１に記載の連続加熱処理装置において、
   前記温度測定手段で測定した結果を記録する測定結果記録手段と、前記測定結果記録手段に記録されたデータを連続加熱処理装置の演算処理部に転送する測定結果転送手段と、を温度測定用の被処理物保持手段に搭載したことを特徴とする連続加熱処理装置。
3. 請求項２に記載の連続加熱処理装置において、
   前記演算処理部は、前記加熱手段の状態を監視する監視手段からの監視結果と、前記転送された測定結果を利用し、被処理物の表面層が焼成可能な温度域に入るように、被処理物の表面温度を制御する温度制御手段を有することを特徴とする連続加熱処理装置。
4. 請求項１乃至３の何れか１項に記載の連続加熱処理装置において、
   前記温度測定手段は、温度測定用の被処理物の軸方向に少なくとも３点以上の位置で温度を測定することを特徴とする連続加熱処理装置。
5. 請求項１乃至４の何れか１項に記載の連続加熱処理装置において、
   前記温度測定手段は、円筒形状をした被処理物の内面温度を測定することを特徴とする連続加熱処理装置。
6. 請求項１乃至５の何れか１項に記載の連続加熱処理装置において、
   前記温度測定手段は、被処理物の内側から一定の圧力で温度測定部を被処理物に接触させ、温度を測定することを特徴とする連続加熱処理装置。
7. 請求項２乃至６の何れか１項に記載の連続加熱処理装置において、
   前記演算処理部は、前記測定結果転送手段から転送された温度測定データと、基準となる温度基準データと比較して、前記加熱手段を制御する加熱制御手段を有することを特徴とする連続加熱処理装置。
8. 請求項２乃至７の何れか１項に記載の連続加熱処理装置において、
   前記測定結果転送手段を、非接触通信方法による手段としたことを特徴とする連続加熱処理装置。

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