(57)【要約】【課題】  回転可能な被加熱ドラムのための、複雑ではない制御システムを提供する。【解決手段】  温度制御された装置である。本装置は、表面を有し、かつ軸回転可能な物体、物体の表面と熱的に接続している電気ヒータアセンブリ、物体表面温度の感知、および、感知された温度を表す温度信号を生成するために、物体上に取り付けされた温度センサアセンブリ、回転可能な物体に対して非回転的に取り付けされた、マイクロプロセッサ、温度信号をマイクロプロセッサへ送信するための光通信リンク、ならびに、送信された温度信号の関数としての、回転可能な物体に対して非回転的に取り付けされたマイクロプロセッサからの制御信号に応答して、ヒータへの電力の流れを制御するための温度制御アセンブリ、を有する。【選択図】図３
2004234000.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度制御された装置であって、
表面を有し、軸回転可能な物体、
前記物体の前記表面と熱的に接続している電気ヒータアセンブリ、
前記物体表面温度の感知、および、感知した温度を表す温度信号を生成するために、物体上に取り付けされた温度センサアセンブリ、
前記回転可能な物体に関し、非回転的に取り付けされたマイクロプロセッサ、
前記温度信号を前記マイクロプロセッサへ送信するための光通信リンク、および、
前記回転可能な物体に関し、非回転的に取り付けされ、前記送信された温度信号の関数としての、前記マイクロプロセッサからの制御信号に応答して前記ヒータへの電力の流れを制御するための温度制御アセンブリ、を有する温度制御された装置。
【請求項２】
温度制御された電気的に加熱されるドラム装置であって、
軸回転可能なドラム、
前記ドラムを加熱するための電気ヒータアセンブリ、
前記ドラムに取り付けされた、感知したドラムの温度に応答して１以上の温度信号を生成するための温度センサアセンブリ、
前記回転可能なドラムに関し、非回転的に取り付けされているマイクロプロセッサ、
前記温度信号を送信するための光通信リンク、および、
前記回転可能なドラムに関し、非回転的に取り付けされ、前記送信された温度信号の関数としての、前記マイクロプロセッサからの制御信号に応答して前記ヒータへの電力の流れを制御するための温度制御アセンブリ、を有する温度制御された電気的に加熱されるドラム装置。
【請求項３】
前記ドラムが、前記軸に沿って長手方向に配列されている複数のゾーンに分割されていること、
前記電気ヒータアセンブリが、前記複数のゾーンのそれぞれのために１つずつ設けられた、複数の電気ヒータを有すること、
前記温度センサアセンブリが、前記複数のゾーンのそれぞれのために１つずつ設けられた、複数の温度センサを有し、感知した前記ゾーンの温度を表す温度信号を生成すること、および、
前記温度制御アセンブリが、前記送信された温度信号の関数として、前記ヒータのそれぞれへの電力の流れを制御すること、を特徴とする請求項２に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に、温度制御装置に関し、特に、電気的被加熱可動物、望ましくは、電気的被加熱回転ドラムの温度制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光熱記録(photothermography)は画像化技術として確立されている。光熱記録においては、感光性媒体を放射(radiation)に曝し、熱処理によって現像可能な潜像を作成する。この熱現像処理を実施するための、装置および方法は、一般に知られており、また、画像が記録された感光性媒体を、加熱された、プラテン、ドラム、もしくは、ベルトに接触させるステップ、加熱空気を媒体に吹き付けるステップ、媒体を加熱不活性液体に浸すステップ、ならびに、媒体を、例えば赤外線のような、媒体非感光性の波長を有する輻射エネルギに曝すステップ、が含まれる。これら従来技術のうち、被加熱ドラムの使用が特に普及している。
【０００３】
これら画像化処理に使用可能な、よく知られている感光性媒体は、フィルムおよび紙のような、光熱記録媒体(photothermographic media)として知られている。ある種の光熱記録媒体は結着材、ハロゲン化銀、有機銀塩（もしくは、その他の還元可能な光を感じにくい銀ソース(reducible, light-insensitive silver source)）、ならびに、銀イオンのための還元剤を有する。通商においては、これら光熱記録媒体は、乾燥銀フィルムを含む、乾燥銀媒体として知られている。
【０００４】
フィルムおよび紙を含む、露光した光熱記録媒体を正確に加熱するためには、電気的に加熱されるドラムの使用が望ましいことが知られている。この技術を採用している装置においては、円筒形ドラムを光熱記録媒体の所望の現像温度近くの温度に加熱する。光熱記録媒体は被加熱ドラムの非常に近くに保持され、ドラムはその長手方向の軸に関して回転されている。被加熱ドラムの表面温度がわかっており、光熱記録媒体が非常に近接して保持されている外周部分がわかっており、また、ドラムの回転率がわかっている場合、現像時間および光熱記録媒体の温度が決定される。一般に、これらパラメータは、利用される光熱記録媒体、あるいは、光熱記録媒体が採用されている適用用途に対して最適化される。
【０００５】
光熱記録媒体において高品質画像を実現するため、非常に精確な現像パラメータを維持しなければならない。一般に、光熱記録媒体が進行するドラムの外周部は著しく変化することはない。また、ドラムの回転速度、または、熱処理機を通る光熱記録媒体の搬送速度もかなり正確に維持可能である。しかし、一般的にドラム表面の温度を制御し、維持することはなおさらに困難である。
【０００６】
加えて、他の要因が寄与することで処理が不正確となる。光熱記録媒体がドラムに対して近接して保持される近さの程度が、部分的に、加熱される光熱記録媒体のエマルジョンの温度を決定している。さらに、ドラムと光熱記録媒体の間に異物粒子が存在することで、ドラムから光熱記録媒体への熱流を阻害することがあり、それによって画像品質に影響が及ぶ可能性がある。
【０００７】
多くの要因が画像品質に影響を及ぼし、その１つが現像される光熱記録媒体の温度である。そのため、ドラムの表面温度を維持する正確性が光熱記録媒体の熱処理にとって重要である。
【０００８】
ドラムの温度は多くの要因に依存している。これらには、熱がドラムに供給される速さ(rate)、ドラムの熱伝導度および熱質量(thermal mass)、光熱記録媒体の熱質量、速さつまり（シート型の光熱記録媒体を使用するなら）処理されている光熱記録媒体のシート数、周囲温度、熱処理が始まったばかりなのか、熱処理が長時間運転の最中なのか、といった要因を含んでいる。
【０００９】
加えて、加熱されたドラムは広い範囲にわたって他の様々な材料処理用途で使用される。その例としては、艶出し処理(calendaring)、薄板処理(laminating)、被覆処理(coating)、乾燥処理(drying)がある。
【００１０】
一般に、電気抵抗加熱要素を使用することで、そのようなドラムに熱が供給される。加熱されたドラムは熱処理の間回転しているので、ドラム回転中に電気抵抗加熱要素に電力を供給することが望ましく、それゆえ、静止した電源、例えば、標準的なＡＣ線から、運動している回転ドラムへ電力を供給可能であることが望ましい。電力はドラムに接続されているスリップリングを用いてドラムに供給してよい。
【００１１】
さらに、電気加熱されるドラムの温度を精確に制御するため、ドラムの温度を感知するための手段、および、温度センサからの信号に応答して電気抵抗に供給される電力を制御するための手段を備えるべきである。
【００１２】
温度制御技術および装置は普及しているのだが、そのような技術および装置を、運動物体または回転ドラムにおいて使用するならば、物体の運動またはドラムの回転により、困難さは増大する。
【００１３】
１つの解決策は、運動物体または回転ドラムに関するあらゆる温度センシングおよび制御の技術を配置することである。回転ドラムの場合、回転ドラム上または近傍に、アナログ回路を有する、ドラムと共に回転可能な、回路基板を組み込んで、アナログ温度制御技術を用いている。この技術により、ドラムとアナログ回路との間の、温度感知情報および制御情報の通信に関する困難性は最小化されるが、アナログ回路とのインターフェースまたは温度もしくは制御アルゴリズムの変更または調整はより困難となる。
【００１４】
ミネソタ州ミネアポリスのシステック(Systek, Minneapolis, Minnesota)が採用している、類似の技術では回転温度制御回路を利用し、さらに、回転ドラム／制御回路からの感知した温度情報の通信、および、回転ドラム／制御回路へのドラムを利用した熱プロセッサの使用者からの調整パラメータの通信、のための技術を提供している。複数の発光ダイオードからなるリングが通例では環状パターンでドラム／制御回路の一端に配置されている。１つの発光ダイオードが、回転ドラム／制御回路の前記一端近傍にて、静止した基板上に配置されている。光センサが回転ドラム／制御回路上、軸もしくは回転の一端に配置されている。同様にして、第２の光センサが静止した基板上に配置されている。各光センサは、対向する部材上の対応する発光ダイオードのデューティーサイクルの変調パルス列を感知することに適化されている。光透過における干渉は、発光ダイオードとセンサの各ペアを異なる周波数で動作させることにより最小化されている。例えば、一方のペアは可視スペクトルで動作し、他方のペアは赤外スペクトルで動作することができる。
【００１５】
しかしながら、システックのシステムは、少々粗く温度感知情報を読み取ることに制限されている。さらには、全ての温度制御ループ回路は全て、回転ドラム／制御回路基板上に配置されている。よって、温度制御ループに組み込まれる知性(intelligence)はどのようなものであれ、利用可能な電力およびオプションを制限して回転ドラム／制御回路基板に含めることが可能でなければならない。
【００１６】
タナマチ(Tanamachi)らを発明者とする、１９９６年１２月３日に発行の米国特許第５，５８０，４７８号（特許文献１）にもう１つの解決策が記載されている。この米国特許は、各加熱ゾーンに対応した周波数変調信号を可動な加熱された物体から静止したマイクロプロセッサシステムへ双方向性赤外光リンクを介して同期的に送信する方法について開示している。マイクロプロセッサが、双方向性光リンクを介して可動な加熱される物体へヒータ制御情報を返信する。これら信号が可動な物体上に取り付けされている半導体継電器を介して、適切なヒータへの電力の適用を制御する。
【特許文献１】米国特許第５，５８０，４７８号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
よって、回転可能な被加熱ドラムのための、複雑ではない制御システムが必要である。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明により、先に議論していた問題に対する解決策が提供される。
【００１９】
本発明の特徴により、温度制御された装置が供される。本装置は、温度制御された装置であって、
表面を有し、軸回転可能な物体、
物体の表面と熱的に接続している電気ヒータアセンブリ、
物体表面温度の感知、および、感知した温度を表す温度信号を生成するために、物体上に取り付けされた温度センサアセンブリ、
回転可能な物体に関する、非回転的に取り付けされたマイクロプロセッサ、
温度信号をマイクロプロセッサへ送信するための光通信リンク、および、
回転可能な物体に関し、非回転的に取り付けされ、送信された温度信号の関数としての、マイクロプロセッサからの制御信号に応答してヒータへの電力の流れを制御するための温度制御アセンブリ、を有する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明は以下の有利点を有する。
【００２１】
１．精確に感知された運動する物体／ドラムからの温度情報を正確に伝達すること、および、運動している物体／ドラムのヒータへ正確に計時された電力を送信すること、により、温度制御された可動物体および回転可能被加熱ドラムの表面が非常に正確な温度を維持する。
【００２２】
２．より大きな処理用電力およびさらに洗練された温度制御技術を実現している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
一般論として、本発明は温度制御された被加熱可動物体／回転可能被加熱ドラム、および、回転可能被加熱可動物体／被加熱ドラムの温度制御装置を提供する。一つには、精確に感知された、可動／回転可能、物体／ドラムからの温度情報を正確に伝達し、可動／回転可能、物体／ドラムのヒータに電力を正確に計時して送る能力により、物体／ドラムの表面温度を極めて正確に維持可能である。これにより、温度制御ループ回路の一部を静止物上に配置することができ、よって、より大きな処理用電力およびさらに洗練された温度制御技術を可能としている。
【００２４】
より具体的には、本発明は温度制御された電気的に加熱されるドラムを提供する。円筒形ドラムは表面を有し、軸回転可能である。電気ヒータは熱的に円筒形ドラムと接続されている。温度制御機構は、円筒形ドラムとともに、非回転的に取り付けされ、スリップリングを通して電気ヒータと電気的に接続されており、非回転的に取り付けされたマイクロプロセッサからの制御信号に応答して電気ヒータへの電気の流れを制御することで、温度を制御している。温度センサ機構は、円筒形ドラムとともに、回転可能に取り付けされ、温度センサと電気的に接続されており、円筒形ドラムの表面温度を感知して、それを示す温度信号を生成する。マイクロプロセッサは、円筒形ドラムに対して非回転的に取り付けされており、温度信号に応じた制御信号を生成して電気的に加熱されるドラムの温度を制御する。光学機構は、温度制御手段、温度センサ手段、および、回転マイクロプロセッサ手段に接続されており、回転温度センサ手段から非回転マイクロプロセッサ手段へ、温度信号を光学的に接続している。
【００２５】
回転可能な電気的に加熱されるドラム１０を利用している熱プロセッサの一部を図１および図２に示す。このような熱プロセッサは、医療診断用高品質銀塩フィルムの処理に用いられている。フレーム１１に取り付けられた円筒形ドラム１０は軸１２に関して回転可能である。随意的に、ドラム１０の外面１４をシリコン層１５でコートしてもよい。また、任意で、ドラム１０の外面１４は個別的に制御される加熱ゾーン１６、１８、および、２０に分割される。ドラム１０の面１４の端部は、面１４の中央部よりも冷えていてもよく、中央ゾーン１６は、端部ゾーン１８および２０から独立して制御される。光熱記録媒体（図示せず）は、ドラム１０の外周の一部にわたって、押下ローラ(holding down rollers)（図示せず）によってドラム１０および外面１４の近傍に保持される。ドラム１０の外面１４の温度が既知、例えば摂氏１２２度(252 degrees Fahrenheit)であり、回転速度が既知であり、そして、光熱記録媒体が通過する表面１４の外周部分が既知であれば、既知の現像温度および滞留時間を実現可能である。加熱現像の後、冷却システム２２が光熱記録媒体を現像温度以下の温度にまで冷却する。冷却された媒体は出力トレーまで搬送される。
【００２６】
図２に示すように、円筒形ドラム１０は、例えば直径２０．３２センチメートル(8 inches)で、中空の内部を有し、例えばシェル厚０．６３５センチメートル(0.25 inches)のアルミニウムで構成される。ドラム１０の内部表面３４に取り付けられているのは電気抵抗ヒータ３６、３８、および、４０で、それぞれ、加熱ゾーン１６、１８、および、２０に適化されている。ドラム１０の外面１４は非常に繊細なシリコンコーティング１５を備えてもよく、そうであれば、ドラムの温度計測は表面のコーティングを損傷しないように内部で行われる。ドラム１０の内部表面には温度センサ４２、４４、および、４６が取り付けられており、それぞれ、ゾーン１６、１８、および、２０の温度を感知するのに適化されている。
【００２７】
外面１４の温度は、診断用高品質画像を作成するために、ドラム１０にわたって、また、光熱記録媒体のシートとシートとの間で、摂氏±０．２８度(0.5 degrees Fahrenheit)以内に維持される。
【００２８】
温度制御回路の主要構成要素に関するハイレベルブロック図を図３に示す。ドラム１０は回転するので、電気抵抗ヒータ３６、３８、および、４０とのコミュニケーションは、円筒形ドラム１０の一端に取り付けされてドラム１０と同一の速度で回転するスリップリングアセンブリ６７によってなされる。図３に見られるように、回路基板４８は、静止的に取り付けされて回転回路基板４８と連携するように配置されている光学レシーバ５０によって、光学的に接続されている。回転基板から非回転プロセッサ通信基板５２へ光学レシーバ５０を通して光通信リンク６６上で一方向通信が行われる。回転回路基板４８はドラム１０とともに回転し、３つのドラム被加熱ゾーン１６、１８、２０からの温度情報をプロセッサ通信基板５２上のソフトウェアに、リンク６６から光学レシーバ５０を経由して伝達する。プロセッサ通信基板５２はマイクロプロセッサを備えており、それのソフトウェアが３つのヒータゾーン１６、１８、２０からの符号化された温度情報を解釈して、実際のゾーン温度に変換する。そして、ソフトウェアが、ヒータ制御アルゴリズムによって、感知したある特定のゾーンにおける温度に対応しているヒータをオンにするべきか、または、オフにするべきかを計算することで制御ループを閉じる。そして、マイクロプロセッサは半導体継電器をオンにして、適当なヒータへスリップリングアセンブリ６７ＡないしＥを通じて電力を供給する。
【００２９】
プロセッサ通信基板５２のより詳細な機能について、図４に示す。ドラム１４に取り付けされているイメージャの電源７０から、交流１２０Ｖが基板５２へ引き入れられ、プロセッサのヒータに電力を供給し、交流１２Ｖが回転基板に電力を供給する。交流１２Ｖは降圧変圧器１００によって供給される。３つの半導体継電器１０１、１０２、および、１０３があり、マイクロプロセッサ１０４の制御下で３つのドラムヒータ３６、３８、および、４０の各々への電力を制御する。符号化１２ビットデジタル温度データが、３つの温度センサ４２、４４、４６の各々から光学的リンク６６および光学レシーバ５０を経由してマイクロプロセッサ１０４に供給される。イメージャの残りの部分との通信は１２Ｃインターフェース１０５を通じてなされる。通信システムによって新しいソフトウェアをダウンロードすることも可能である。インターフェース１０５には、プロセッサ制御システムのサービスのためのＲＳ２３２通信ポートも含まれる。
【００３０】
次に図５を参照すれば、回転ドラム１０に配置されている電気的構成要素についてさらに詳細に示している。スリップリング６７ＡないしＤは制御された交流１２０Ｖ電力を抵抗ヒータ３６、３８、および、４０に供給する。交流１２Ｖ電力は、スリップリング６７Ｅを経て、ブリッジ整流器およびフィルタ２００に供給され、＋５Ｖレギュレータ２０２に供給される直流電圧をつくる。＋２．５Ｖ精密基準電圧(+2.5V precision voltage reference)２０４および精密分圧器チェイン(precision voltage divider chain)２０６は、直流電圧をアナログ／デジタル変換器２０８および電流源２１０−２１６に与える。電流源２１０、２１２、および、２１４はそれぞれ温度センサ４６、４４、４２に接続されている。センサ４２、４４、４６からの温度信号は、回転マイクロプロセッサ２２０によって制御されるアナログｍｕｘ２１８に送られる。ｍｕｘ２１８は温度信号を直列にアナログ／デジタル変換器２０８に送り、アナログ／デジタル変換器２０８が温度信号を、マイクロプロセッサ２２０と赤外ＬＥＤ２２２により、光通信リンク６６で通信されるデジタル信号に変換する。
【００３１】
回転可能な被加熱ドラムを有する熱プロセッサに関する好適な実施形態について記述してきたが、温度制御装置は、正確な温度制御を必要とする被加熱可動物体を含んだ、他の利用用途においても有用である。
【００３２】
よって、これまでで、可動な電気的に加熱される物体の温度を制御するための新しい装置を示し、説明したことがわかる。だが、当業者であれば、形式における様々な変更、修正、および、代用、ならびに、本発明の詳細を、クレームの規定する本発明の範囲を逸脱することなく実施することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】回転可能な、電気的に加熱されるドラムを利用した熱プロセッサの部分の等角図である。
【図２】図１に示したドラムの断面図である。
【図３】本発明にて構成される電気的温度制御装置のハイレベルブロック図である。
【図４】図３の温度制御装置で利用されるプロセッサ通信基板のブロック図である。
【図５】図３の温度制御装置で利用される回転基板のブロック図である。
【符号の説明】
【００３４】
１０  ・・・  ドラム                    １１  ・・・  フレーム
１２  ・・・  軸                        １４  ・・・  外面
１５  ・・・  シリコンコーティング      １６  ・・・  加熱ゾーン
１８  ・・・  加熱ゾーン                ２０  ・・・  加熱ゾーン
２２  ・・・  冷却システム              ３４  ・・・  内面
３６  ・・・  電気抵抗ヒータ            ３８  ・・・  電気抵抗ヒータ
４０  ・・・  電気抵抗ヒータ            ４２  ・・・  温度センサ
４４  ・・・  温度センサ                ４６  ・・・  温度センサ
４８  ・・・  回転回路基板              ５０  ・・・  光学レシーバ
５２  ・・・  プロセッサ通信基板        ６６  ・・・  リンク
６７  ・・・  スリップリングアセンブリ  ７０  ・・・  交流１２０Ｖ電力
１００  ・・・  変圧器                  １０１  ・・・  半導体継電器
１０２  ・・・  半導体継電器            １０３  ・・・  半導体継電器
１０４  ・・・  マイクロプロセッサ
１０５  ・・・  １２ＣおよびＲＳ２３２通信インターフェース
２００  ・・・  ブリッジ整流器およびフィルタ
２０４  ・・・  精密基準電圧            ２０６  ・・・  精密分圧器チェイン
２０８  ・・・  アナログ／デジタル変換器
２１０  ・・・  電流源                  ２１２  ・・・  電流源
２１４  ・・・  電流源                  ２１６  ・・・  電流源
２２０  ・・・  マイクロプロセッサ      ２２２  ・・・  赤外ＬＥＤ
【図１】
2004234000.tif 000003
【図２】
2004234000.tif 000004
【図３】
2004234000.tif 000005
【図４】
2004234000.tif 000006
【図５】
2004234000.tif 000007