(57)【要約】【課題】品質の低下を抑制しつつ水発泡体を加熱乾燥することができる加熱乾燥炉を提供する。【解決手段】炉体２の内側において水発泡体２００に含まれる水分を誘電加熱することで、水発泡体２００の表面と内部とを均等に加熱することができる。誘電加熱によって水発泡体２００の表面に浮き出た水分を送風手段によって除去することにより、水発泡体２００の表面の凹凸に水分を付着しにくくし、温度ムラを抑制することができる。加熱乾燥時に温度ムラを抑制することで、品質の低下を抑制しつつ水発泡体２００を加熱乾燥することができる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水発泡体を加熱して乾燥させるための加熱乾燥炉であって、
内側に熱を保持する炉体と、
所定の搬送経路に沿って前記水発泡体を搬送して前記炉体の内側を通過させる搬送手段と、
前記炉体の内側の一部又は全体を誘電加熱領域として前記水発泡体に含まれる水分を誘電加熱する誘電加熱手段と、
前記誘電加熱領域において前記水発泡体に対して送風する送風手段と、を備えることを特徴とする加熱乾燥炉。
【請求項２】
前記送風手段は、前記誘電加熱手段とは独立の気体加熱手段を有して熱風を送り出すように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の加熱乾燥炉。
【請求項３】
円筒状の水発泡体を加熱して乾燥させるための請求項１又は２に記載の加熱乾燥炉であって、
前記送風手段は、前記水発泡体の外周面に対して送風する外周送風部と、内周面に対して送風する内周送風部と、を有することを特徴とする加熱乾燥炉。
【請求項４】
円筒状の水発泡体を加熱して乾燥させるための請求項１〜３のいずれか１項に記載の加熱乾燥炉であって、
前記搬送手段は、少なくとも前記誘電加熱領域において、前記水発泡体の軸方向に沿った回転軸を中心に当該水発泡体を回転させる回転手段を有することを特徴とする加熱乾燥炉。
【請求項５】
前記水発泡体の表面の乾燥状態を検知する検知手段と、
前記検知手段の検知結果に基づいて前記送風手段を制御する制御手段と、をさらに備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の加熱乾燥炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱乾燥炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、画像形成装置等に設けられる定着装置において、加圧用のローラとして円筒形状のスポンジローラが用いられることがあり、このようなスポンジローラは、水発泡体で構成される。水発泡体は、材料となるエマルションを加熱して硬化させた後、加熱乾燥炉によって乾燥させることで形成される。
【０００３】
加熱乾燥炉によって水発泡体を乾燥させる際、水発泡体の表面だけでなく内部まで充分に乾燥させようとすると、炉体内の温度を高くしなければならず、表面が過剰に加熱されて品質が低下してしまうことがあった。そこで、高周波加熱装置（例えば、特許文献１参照）によって水発泡体を加熱して乾燥させることが考えられる。即ち、誘電加熱によって水発泡体内の水分を直接的に加熱すれば、表面と内部との温度差が低減する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載されたような高周波加熱装置によって水発泡体を加熱すると、水発泡体の内部の水分が表面に浮き出てくる。水発泡体はその性質上、表面に凹凸が形成されやすく、凹凸を有する表面に水分が付着すると温度ムラが生じやすくなってしまう。このように加熱乾燥時に温度ムラが生じることにより、水発泡体の品質が低下してしまう可能性があった。
【０００５】
本発明の目的は、品質の低下を抑制しつつ水発泡体を加熱乾燥することができる加熱乾燥炉を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に係る発明は、上記課題を解決するために、円筒状の水発泡体を加熱して乾燥させるための加熱乾燥炉であって、内側に熱を保持する炉体と、所定の搬送経路に沿って前記水発泡体を搬送して前記炉体の内側を通過させる搬送手段と、前記炉体の内側の一部又は全体を誘電加熱領域として前記水発泡体に含まれる水分を誘電加熱する誘電加熱手段と、前記誘電加熱領域において前記水発泡体に対して送風する送風手段と、を備えることを特徴とする加熱乾燥炉である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の加熱乾燥炉によれば、水発泡体を誘電加熱するとともに送風することで、品質の低下を抑制しつつ水発泡体を加熱乾燥することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る加熱乾燥炉を示す平面図である。
【図２】前記加熱乾燥炉を示す側面図である。
【図３】前記加熱乾燥炉の誘電加熱領域を示す平面図である。
【図４】前記加熱乾燥炉の誘電加熱領域を示す側面図である。
【図５】前記加熱乾燥炉が加熱乾燥する水発泡体を示す平面図及び側面図である。
【図６】前記水発泡体が用いられる定着装置を示す側面図である。
【図７】加熱前及び加熱後の前記水発泡材を模式的に示す断面図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る加熱乾燥炉の誘電加熱領域を示す側面図である。
【図９】本発明の第３実施形態に係る加熱乾燥炉の誘電加熱領域を示す側面図である。
【図１０】本発明の第４実施形態に係る加熱乾燥炉の誘電加熱領域を示す平面図である。
【図１１】本発明の第５実施形態に係る加熱乾燥炉の誘電加熱領域を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の各実施形態を図面に基づいて説明する。尚、第２〜５実施形態においては、第１実施形態で説明する構成部材と同じ構成部材及び同様な機能を有する構成部材には、第１実施形態と同じ符号を付すとともに説明を省略する。
【００１０】
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態の加熱乾燥炉１は、図１〜４に示すように、炉体２と、炉加熱手段３と、搬送手段４Ａと、誘電加熱手段５と、送風手段６Ａと、制御手段と、を備える。本実施形態において、鉛直方向に沿った方向をＺ方向とし、水平面に沿った２方向をそれぞれＸ方向及びＹ方向とする。
【００１１】
本実施形態の加熱乾燥炉１は、図５に示すような円筒状の水発泡体２００を加熱して乾燥させるための装置である。乾燥後の水発泡体２００は、例えばスポンジローラとして図６に示すような定着装置１００の加圧ローラ１０１に用いられる。尚、水発泡体２００を定着装置１００の定着ローラ１０２に用いてもよい。
【００１２】
定着装置１００は、加圧ローラ１０１と、加圧ローラ１０１と対向する定着ローラ１０２と、テンションローラ１０３と、従動ローラ１０４と、定着ローラ１０２、テンションローラ１０３及び従動ローラ１０４に架け回された定着ベルト１０５と、を備える。加圧ローラ１０１と定着ローラ１０２との間を紙が通過することで、トナーが紙に定着するようになっている。
【００１３】
加圧ローラ１０１は、回転軸となる芯金と、最外の離型層と、芯金と離型層との間の弾性層と、軸方向両端に設けられたグリップ部と、を有する。離型層によって加圧ローラ１０１へのトナーの固着を抑制して離型性を高めるとともに、グリップ部によって紙の滑りを抑制して送紙性を高めるようになっている。
【００１４】
弾性層は、水発泡体２００によって構成されている。これにより、トナーを加熱及び加圧する際に、断熱性を向上させるとともに良好なニップ部を形成することができるようになっている。
【００１５】
炉体２は、熱伝導率が低く且つ耐熱性の部材によって箱状に形成され、内側に熱を保持するように形成されている。炉体２の１つの側面（ＸＺ平面に沿った側面）には、水発泡体２００が通過可能な寸法を有する入口開口２１及び出口開口２２が形成されている。尚、入口開口及び出口開口は同じ側面に形成されていなくてもよく、水発泡体２００の搬送経路に応じた側面に形成されていればよい。
【００１６】
炉加熱手段３は、一端が炉体２の内部空間に連通した吸気ダクト３１と、吸気ダクト３１の他端に接続された熱源３２と、一端が熱源３２に接続されるとともに他端が炉体２の内部空間に連通した排気ダクト３３と、を有する。即ち、吸気ダクト３１によって炉体２内の気体を吸引し、この気体を熱源３２によって加熱して排気ダクト３３によって炉体２内に吐出することにより、炉体２の内側を加熱するように構成されている。
【００１７】
搬送手段４Ａは、水発泡体２００を保持する複数の搬送コマ４１と、複数の搬送コマ４１同士を連結する搬送チェーン４２と、搬送チェーン４２が架け回される複数（本実施形態では７）のスプロケット４３と、を有する。搬送コマ４１は、円筒状の水発泡体２００の軸方向がＺ方向に沿うように、水発泡体２００を起立させて保持する。
【００１８】
搬送チェーン４２は、複数のスプロケット４３に架け回されることにより、水発泡体２００を搬送する閉回路状の所定の搬送経路Ｒを形成する。７個のスプロケット４３は、２個が炉体２の外側に設けられるとともに５個が炉体２の内側に設けられ、炉体２内のスプロケット４３は、Ｙ方向において往復しつつＸ方向における入口側から出口側に向かう経路を形成するように配置されている。
【００１９】
複数のスプロケット４３のうち少なくとも１つがモータによって回転して搬送チェーン４２を移動させ、その他のスプロケット４３が従動するようになっている。このように搬送経路Ｒが形成されることにより、水発泡体２００は搬送手段４Ａによって搬送されて炉体２の内側を通過する。
【００２０】
誘電加熱手段５は、図３に示すように、一対の加熱部５１を有し、一対の加熱部５１によって挟まれた領域を誘電加熱領域Ａとして水発泡体２００を誘電加熱する。一対の加熱部５１は、炉体２の内側に設けられ、炉体２の内側の一部を誘電加熱領域Ａとする。また、一対の加熱部５１によって搬送経路Ｒの一部が挟まれている。誘電加熱手段５は、一対の加熱部５１間に例えばマイクロ波の定在波を発生させ、誘電加熱領域Ａを通過する水発泡体２００中の水分子を振動又は回転させることにより加熱する。
【００２１】
送風手段６Ａは、図４に示すように、エア発生部６１と、噴出ダクト６２と、を有し、誘電加熱領域Ａにおいて水発泡体２００に対して送風するように構成されている。送風手段６Ａは、Ｙ方向において水発泡体２００が搬送される向きとは反対の向きに、水発泡体２００に対して斜め上方から送風する。図示の例では、噴出ダクト６２は２つ設けられているが、送風手段６Ａは、誘電加熱領域Ａの大きさ等に応じて適宜な数の噴出ダクト６２を有していればよい。
【００２２】
制御手段は、加熱乾燥炉１全体の制御を司るものであって、水発泡体２００が炉体２内で充分に乾燥するように、炉加熱手段３による加熱温度、搬送手段４Ａによる搬送速度、誘電加熱手段５による加熱強度、送風手段６Ａによる送風強度等を制御するように構成されている。尚、炉体２における各部の温度を測定する測温手段を設け、制御手段が測定温度に応じた制御を実行するようにしてもよい。
【００２３】
ここで、水発泡体２００を加熱成形する手順の一例について説明する。まず、ゴム材と水材とを適宜な割合で混合してエマルションを調製する。ゴム材として、例えば東レ・ダウコーニング社製のＶＭＱ（ビニルメチルシリコーンゴム）を用い、これを配合物（触媒、架橋剤等）の異なる２液（Ａ液、Ｂ液）に分ける。Ａ液とＢ液と水材とを配合比（質量比）１：１：２で混合し、図７（Ａ）に示すようなＷ／Ｏ型（ゴム材４０１中に水材４０２が分散）のエマルション４００を調製する。
【００２４】
このようなエマルション４００を適宜な金型に充填するとともに加熱することにより、ゴム材４０１を硬化させる。このとき、水材４０２が蒸発してゴム材４０１中で気泡となるとともに、水蒸気が隣り合う気泡同士の間の壁を破ることにより気泡が連通し、図７（Ｂ）に示すような連泡構造が形成される。このように水発泡体２００を加熱成形する。
【００２５】
この時点において、水発泡体２００は内部に水分を含んでいる。以下、加熱乾燥炉１によって水発泡体２００を加熱して乾燥させる手順、及び、その際の水発泡体の様子について説明する。
【００２６】
まず、炉体２の外側において、搬送コマ４１のそれぞれに水発泡体２００を載置することで保持させる。このとき、炉体２の内側は炉加熱手段３によって所定の温度まで加熱されているものとする。次に、誘電加熱手段５及び送風手段６Ａを動作させるとともに搬送手段４Ａによる搬送を開始し、水発泡体２００を炉体２の内側に搬送する。
【００２７】
水発泡体２００は炉体２の内側において主に表面が加熱される。さらに、水発泡体２００が誘電加熱領域Ａに到達すると、誘電加熱によって水発泡体２００内部の水分が加熱され、表面に浮き出てくる。このように浮き出た水分は、送風手段６Ａが送風することによって吹き飛ばされ、除去される。誘電加熱領域Ａを通過した水発泡体２００は、炉体２内で搬送されることにより引き続き加熱乾燥させられた後、炉体２の外側に搬送される。
【００２８】
このような本実施形態によれば、以下のような効果がある。即ち、炉体２の内側において水発泡体２００に含まれる水分を誘電加熱することで、水発泡体２００の表面と内部とを均等に（即ち、径方向において均等に）加熱することができる。さらに、誘電加熱によって水発泡体２００の表面に浮き出た水分を送風手段によって除去することにより、水発泡体２００の表面の凹凸に水分を付着しにくくし、温度ムラを抑制することができる。
【００２９】
このように加熱乾燥時に温度ムラを抑制することで、品質の低下を抑制しつつ水発泡体２００を加熱乾燥することができる。
【００３０】
［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態の加熱乾燥炉は、炉体２と、炉加熱手段３と、搬送手段４Ａと、誘電加熱手段５と、図８に示すような送風手段６Ｂと、制御手段と、を備える。
【００３１】
送風手段６Ｂは、エア発生部６１と、噴出ダクト６２と、気体加熱手段６３と、を有する。気体加熱手段６３は、エア発生部６１と噴出ダクト６２との間に設けられ、エア発生部６１によって送り出された気体を加熱するように構成されている。即ち、送風手段６Ｂは、熱風を送り出して水発泡体２００に吹き付けるように構成されている。
【００３２】
このような本実施形態によれば、前記第１実施形態の効果に加え、以下のような効果がある。即ち、送風手段６Ｂによって水発泡体２００に対して熱風を吹き付けることで、水発泡体２００の表面の水分を送風の勢いによって吹き飛ばすだけでなく蒸発させやすくし、水分を除去しやすくすることができる。
【００３３】
［第３実施形態］
以下、本発明の第３実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態の加熱乾燥炉は、炉体２と、炉加熱手段３と、搬送手段４Ａと、誘電加熱手段５と、図９に示すような送風手段６Ｃと、制御手段と、を備える。
【００３４】
送風手段６Ｃは、エア発生部６１と、噴出ダクト６２と、気体加熱手段６３と、鉛直噴出ダクト６４と、を有する。噴出ダクト６２は、水発泡体２００の搬送方向（Ｙ方向）に対して傾斜した方向を送風方向とすることにより、水発泡体２００の外周面に対して送風し、外周送風部として機能する。
【００３５】
鉛直噴出ダクト６４は、気体加熱手段６３を介してエア発生部６１に接続され、搬送される水発泡体２００の上方に配置されるとともに、Ｚ方向に沿うように下方側に送風する。即ち、鉛直噴出ダクト６４の送風の方向は、起立した水発泡体２００の軸方向と略一致している。従って、鉛直噴出ダクト６４の真下に水発泡体２００が位置した際に、鉛直噴出ダクト６４が水発泡体２００の内周面に対して送風して内周送風部として機能する。
【００３６】
尚、鉛直噴出ダクト６４は、噴出ダクト６２と同様に適宜な数だけ設けられていればよい。また、鉛直噴出ダクト６４が気体加熱手段６３を介さずにエア発生部６１に接続されてもよい。
【００３７】
このような本実施形態によれば、前記第２実施形態の効果に加え、以下のような効果がある。即ち、送風手段６Ｃが噴出ダクト６２及び鉛直噴出ダクト６４を有し、水発泡体２００の外周面だけでなく内周面に対しても送風することで、水発泡体２００の内周面に浮き出た水分も除去しやすく、内周面における温度ムラを低減することができる。
【００３８】
［第４実施形態］
以下、本発明の第４実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態の加熱乾燥炉は、炉体２と、炉加熱手段３と、図１０に示すような搬送手段４Ｄと、誘電加熱手段５と、送風手段６と、制御手段と、を備える。
【００３９】
搬送手段４Ｄは、搬送コマ４１Ｄと、搬送チェーン４２と、複数のスプロケット４３と、ラック４４と、を有する。搬送コマ４１Ｄは、水発泡体２００を起立させて保持するとともに、外周面に歯車状のピニオン部４１１が形成され、Ｚ方向を軸方向として搬送チェーン４２に対して回転自在に設けられている。
【００４０】
ラック４４は、一対の加熱部５１のうち一方に設けられ、搬送コマ４１Ｄの搬送方向であるＹ方向に沿って延びるとともに、搬送コマ４１Ｄのピニオン部４１１と噛み合うように構成されている。
【００４１】
搬送手段４Ｄが水発泡体２００を搬送すると、誘電加熱領域Ａにおいてラック４４に対してピニオン部４１１が噛み合って搬送コマ４１Ｄが移動する。搬送コマ４１Ｄは、搬送チェーン４２に対して回転自在に設けられていることから、移動に伴ってＺ方向（水発泡体２００の軸方向）に沿った回転軸を中心に回転する。具体的には、図１０において搬送コマ４１Ｄが右側から左側に移動すると、搬送コマ４１Ｄは反時計回りに回転する。
【００４２】
従って、搬送コマ４１Ｄに保持された水発泡体２００もこの回転軸を中心に回転し、ピニオン部４１１を有する搬送コマ４１Ｄとラック４４とが回転手段として機能する。
【００４３】
本実施形態においてはラック４４が加熱部５１に設けられて水発泡体２００が誘電加熱領域Ａにおいて回転するものとしたが、ラックは、炉体２の内側におけるその他の領域にも設けられてもよい。即ち、水発泡体２００は少なくとも誘電加熱領域Ａにおいて回転すればよく、その他の領域においても回転するようにしてもよい。
【００４４】
このような本実施形態によれば、前記第１実施形態の効果に加え、以下のような効果がある。即ち、誘電加熱領域Ａにおいて水発泡体２００を回転させることにより、水発泡体２００を均等に加熱しやすくすることができる。特に、マイクロ波を利用した誘電加熱において、定在波の節及び腹の位置に対して水発泡体２００の位置を変化させることができ、局所的な加熱を抑制することができる。
【００４５】
［第５実施形態］
以下、本発明の第５実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態の加熱乾燥炉は、炉体２と、炉加熱手段３と、搬送手段４Ａと、誘電加熱手段５と、送風手段６Ｃと、制御手段と、図１１に示すような検知手段７と、を備える。
【００４６】
検知手段７は、誘電加熱領域Ａの下流側に設けられ、誘電加熱領域Ａを通過中の水発泡体２００の表面の乾燥状態を検知するように構成されている。検知手段７は、例えば水発泡体２００に光を照射して反射光を受光することにより、水発泡体２００の表面の凹凸を検知する。即ち、表面が乾燥して水分が減少すると凹凸が大きくなる。検知手段７は、検知結果を制御手段に送信する。
【００４７】
制御手段は、検知手段７から送信された検知結果に基づいて送風手段６Ｃ及び誘電加熱手段５を制御する。即ち、水発泡体２００の表面の乾燥が、所定の基準乾燥状態よりも進行したら、制御手段は誘電加熱手段５による加熱を停止させるとともに、送風手段６Ｃによる送風を停止させる。
【００４８】
このとき、誘電加熱手段５が水発泡体２００の搬送方向に沿った複数の区画を独立に加熱可能に構成されるとともに、搬送方向に沿って並んだ複数の噴出ダクト６２及び鉛直噴出ダクト６４が独立に送風可能に構成されていることが好ましい。このような構成において、水発泡体２００が基準乾燥状態よりも乾燥したことを検知したら、誘電加熱手段５のうちこの水発泡体２００を含む下流側の区画において加熱を停止するとともに、それ以降この水発泡体２００に送風する噴出ダクト６２及び鉛直噴出ダクト６４に送風を停止させればよい。
【００４９】
このような本実施形態によれば、前記第３実施形態の効果に加え、以下のような効果がある。即ち、検知手段７によって水発泡体２００の表面の乾燥状態を検知し、この検知結果に基づいて送風手段６Ｃ及び誘電加熱手段５を制御することで、水発泡体２００が過度に加熱されてしまうことを抑制し、水発泡体２００の品質を低下しにくくすることができる。
【００５０】
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的が達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。
【００５１】
例えば、前記第１実施形態では、炉体２の内側の一部を誘電加熱領域Ａとしたが、炉体２の内側の全体を誘電加熱領域としてもよい。即ち、炉体２の一対の内壁のそれぞれに誘電加熱手段の一対の加熱部を設けてもよい。
【００５２】
また、前記第４実施形態では、ピニオン部４１１を有する搬送コマ４１Ｄとラック４４とが回転手段として機能するものとしたが、回転手段は、軸方向に沿った回転軸を中心に水発泡体２００を回転させるものであればよい。例えば、搬送コマを回転させるモータが設けられ、このモータが回転手段として機能してもよい。
【００５３】
また、前記第１〜５実施形態では、スポンジローラとして用いられる円筒状の水発泡体２００を例示したが、水発泡体は他の用途に用いられてもよく、その使用形態等に応じた適宜な形状を有していればよい。
【００５４】
その他、本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、且つ、説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
【００５５】
従って、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではない。それらの形状、材質などの限定の一部、もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。
【符号の説明】
【００５６】
１          加熱乾燥炉
２          炉体
４Ａ、４Ｄ  搬送手段
５          誘電加熱手段
６Ａ、６Ｃ  送風手段
７          検知手段
４１Ｄ      搬送コマ（回転手段）
４４        ラック（回転手段）
６２        噴出ダクト（外周送風部）
６３        エア加熱部（気体加熱手段）
６４        鉛直噴出ダクト（内周送風部）
２００      水発泡体
Ｒ          搬送経路
Ａ          誘電加熱領域
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５７】
【特許文献１】特開２００３−３１３４９号公報
【図１】
2017116221.tif 000003
【図２】
2017116221.tif 000004
【図３】
2017116221.tif 000005
【図４】
2017116221.tif 000006
【図５】
2017116221.tif 000007
【図６】
2017116221.tif 000008
【図７】
2017116221.tif 000009
【図８】
2017116221.tif 000010
【図９】
2017116221.tif 000011
【図１０】
2017116221.tif 000012
【図１１】
2017116221.tif 000013