用於控制可移動的電加熱物體/滾筒的溫度的裝置的製作方法
2023-09-15 03:25:15 2
專利名稱：用於控制可移動的電加熱物體/滾筒的溫度的裝置的製作方法
技術領域：
本發明一般涉及控制溫度的裝置，尤其涉及控制可移動的電加熱物體優選是可移動的電加熱滾筒的溫度的裝置。
背景技術：
光熱成像是一項實現成像的技術。在光熱成像時，感光介質被曝光以形成潛像，其可被熱處理以顯影潛像。用於實施該熱顯影工藝的裝置和方法是眾所周知的，包括用加熱壓板、滾筒或帶接觸成像的感光介質，將熱空氣吹到介質上，將介質浸到加熱的惰性液體中以及使介質曝光在具有介質不感光的波長的輻射能下，例如紅外線。在這些常規技術中，加熱滾筒的使用尤為常見。
常用在這些成像工藝中的感光介質被稱作光熱成像介質，比如薄膜和紙張。一種光熱成像介質具有粘合劑、滷化銀、有機銀鹽(或其它可還原的不感光的銀原料)以及銀離子的還原劑。在商業中，這些光熱成像介質被稱作乾式銀鹽介質，包括乾式銀鹽膠捲。
為了精確地加熱曝光的光熱成像介質，包括薄膜和紙張，已發現，使用電加熱滾筒能取得理想效果。在採用該技術的裝置中，將圓筒形滾筒加熱到接近光熱成像介質的理想顯影溫度的溫度。當滾筒繞其縱軸線轉動時，光熱成像介質被固定在加熱滾筒的附近。當知道加熱滾筒的表面溫度時，就知道了將光熱成像介質固定在滾筒附近的滾筒圓周部分以及滾筒的轉速，也就可確定光熱成像介質的顯影時間和溫度。通常，針對所利用的特定光熱成像介質，還可能針對採用光熱成像介質的應用場合來優化這些參數。
為了在光熱成像介質中實現高質量圖像，必須維持非常精確的顯影參數。通常，其上通過光熱成像介質的滾筒的圓周不會顯著地變化。同樣，滾筒的轉速或光熱成像介質經過熱處理器的傳送速度可相當精確地維持。不過，通常更難控制並維持滾筒表面的溫度。
此外，其它因素也會影響到不準確的加工。光熱成像介質固定到滾筒上的接近度確定了加熱光熱成像介質的感光乳劑的溫度。此外，滾筒與光熱成像介質之間的雜質粒子的存在會中斷滾筒上的熱量向光熱成像介質的流動，這就會影響圖像質量。
因為有許多因素影響圖像質量，其中之一是顯影光熱成像介質的溫度，可維持滾筒表面溫度的精確性對於光熱成像介質的熱加工是重要的。
滾筒的溫度取決於許多因素。這些因素包括將熱量傳遞給滾筒的速度、滾筒的導熱性和熱質量、光熱成像介質的熱質量、加工的光熱成像介質的速度即張數(如果使用片狀光熱成像介質)、環境溫度，不論熱加工是否剛開始還是處於長時間段的中間時段。
此外，加熱滾筒被廣泛地用於多種其它的材料加工應用領域。示例包括壓光、層壓、塗布和乾燥。
一般地，通過使用電阻加熱元件將熱量傳遞給這樣的滾筒。由於加熱滾筒在熱加工期間轉動，且因為希望在滾筒轉動期間將電能傳遞給電阻加熱元件，所以希望能將來自固定電源例如標準交流電源線的電能傳遞給移動的、轉動的滾筒。可通過使用與滾筒連接的滑環將電能傳遞給滾筒。
此外，為了精確地控制電加熱滾筒的溫度，應具有一個感測滾筒溫度的裝置和一個響應溫度傳感器的信號控制施加到電阻加熱器上的電能的裝置。
雖然溫度控制技術和裝置是常見的，但因滾筒的轉動或物體的移動而更難在可移動物體或轉動滾筒上使用這類技術和裝置。
已有了一種方案來在可移動物體或轉動滾筒上設立所有溫度感測和控制技術。在滾筒轉動的情況下，採用模擬溫度控制技術，即，將容納有模擬電路的電路板加到轉動的滾筒上或其附近，從而容許電路板與滾筒一起轉動。雖然該技術最大程度地減小了連通滾筒與模擬電路之間的溫度讀出信息和控制信息的難度，但更難連接模擬控制電路或改變或調節溫度或控制算法。
明尼蘇達州明尼阿波利斯市Systek採用的一項相似技術利用了轉動的溫度控制電路，並額外地提供了一種轉動滾筒/控制電路的感測溫度信息的通信技術和利用滾筒將熱處理器的使用者的調節參數連通到轉動滾筒/控制電路上的技術。多個發光二極體的環被布置在滾筒/控制電路一端的一般為圓形的圖形上。單個發光二極體位於靠近該轉動滾筒/控制電路一端附近的固定板上。一個光敏感器位於轉動軸一端上的轉動滾筒/控制電路上。同樣，又一個光敏感器位於固定板上。每個光敏感器都適於感測相對元件上相應發光二極體的工作循環已調脈衝群。通過使每對發光二極體和傳感器以不同頻率作用而最大程度地減小了光傳導中的幹擾。例如，一對可在可見光譜中操作，而另一對可在紅外線譜中操作。
不過，Systek系統局限於讀取相當不精確的溫度讀出信息。此外，所有的溫度控制迴路都完全地位於轉動滾筒/控制電路板上。這樣，任何嵌入溫度控制迴路的信息必須能夠包含在轉動滾筒/控制電路板上，從而限制了可得到的電能和選擇物件。
1996年12月3日公開的、發明人為Tanamachi等人的美國專利5580478描述了另一方案。該美國專利披露了一種經由從可移動加熱物體到固定微處理器系統的雙向紅外光鏈路相應於每一加熱區溫度同步傳輸調頻信號的方法。微處理器接著通過雙向光鏈路將加熱器控制信息傳回到可移動加熱物體。這些信號經由安裝在可移動物體上的固態繼電器控制了施加到相關加熱器上的電能。
發明內容
因而需要一種不複雜的可轉動加熱滾筒的溫度控制系統。
根據本發明，提供了一種解決上述問題的方案。
根據本發明的一個特徵，提供了一種溫度控制裝置，它包括一個物體，其具有一個表面且可繞軸線轉動；一個與所述物體的所述表面熱連接的電加熱器組件；一個安裝在所述物體上的溫度傳感器組件，用來感測所述物體表面的溫度並用來產生表示感測溫度的溫度信號；一個相對於所述可轉動物體不轉動地安裝的微處理器；一個光通信線路，用來將所述溫度信號傳輸給所述微處理器；以及一個溫度控制組件，其相對於所述可轉動物體不轉動地安裝，用來響應與所述傳輸的溫度信號有關的來自所述微處理器的控制信號控制流向所述加熱器的電能流。
本發明具有下列優點
1、通過準確地連通精確感測的移動物體/滾筒的溫度信息且將精確定時的電能傳送到移動物體/滾筒中的加熱器，將溫度控制的加熱可移動物體和可轉動加熱滾筒的表面維持在一個相當準確的溫度；2、實現了較高的處理能力和更先進的溫度控制技術。
圖1是利用一個可轉動的電加熱滾筒的熱處理器一部分的立體圖；圖2是圖1所示滾筒的橫截面圖；圖3是本發明構造的電子溫度控制裝置的高級方框圖；圖4是圖3溫度控制裝置中使用的處理器通信板的方框圖；圖5是圖3溫度控制裝置中使用的轉動板的方框圖。
具體實施例方式
一般來說，本發明提供一種溫度控制的加熱可移動物體/可轉動加熱滾筒和一種用於控制可轉動加熱的可移動物體/加熱滾筒的溫度的裝置。物體/滾筒表面非常準確的溫度可部分地由於準確地傳遞精確感測的來自可移動/轉動物體/滾筒的溫度信息且將精確定時的電能傳送給可移動/轉動物體/滾筒中的加熱器的能力而得以維持。這容許了一部分溫度控制環形電路位於固定不動的物體上，固定不動的物體又容許使用較高的處理能力和更為先進的溫度控制技術。
更具體地說，本發明提供了一個溫度控制的電加熱滾筒。圓筒形滾筒具有一個表面且可在軸線上轉動。電加熱器與圓筒形滾筒的表面熱連接。一個溫度控制機構與圓筒形滾筒一起不轉動地安裝且通過滑環與電加熱器電連接，該溫度控制機構通過響應來自不轉動安裝的微處理器的控制信號控制流向電加熱器的電流來控制溫度。一個溫度傳感器機構與圓筒形滾筒一同轉動安裝且與溫度傳感器電連接，該溫度傳感器機構感測圓筒形滾筒的表面溫度並產生表示其的溫度信號。微處理器相對於圓筒形滾筒不轉動地安裝，其通過響應溫度信號產生控制信號來控制電加熱滾筒的溫度。一個光學機構與溫度控制裝置、溫度傳感器裝置和轉動的微處理器裝置連接，其將溫度信號從轉動的溫度傳感裝置在光學上連接到不轉動的微處理器裝置上。
圖1和2中示出了利用可轉動的電加熱滾筒10的熱處理器的一部分。這樣的熱處理器可用於處理醫用診斷性質乾式銀鹽膠捲。安裝在構架11上的圓筒形滾筒10可繞著軸12轉動。可選的是，滾筒10的外表面14可塗布有矽酮層15。同樣可選的是，滾筒10的外表面14被分成單獨控制的加熱區16、18、20。因為滾筒10表面14的邊緣會比表面14的中央部分冷卻得多些，所以中央區16是與邊緣區18和20獨立開來地控制的。光熱成像介質(未示出)通過壓制輥(未示出)被固定在滾筒10部分圓周上的滾筒外表面14的附近。在已知滾筒10外表面14的溫度，一般為華氏252度，已知轉速，已知光熱成像介質通過的表面14圓周的部分時，就可知道顯影溫度和停留時間。在加熱顯影之後，冷卻系統22將光熱成像介質冷卻到室溫以下的溫度。冷卻介質被接著傳送到輸出盒。
如圖2所示，圓筒形滾筒10是由直徑例如為8英寸(20.32釐米)的內部中空且殼壁厚度例如為0.25英寸(0.635釐米)的鋁構造的。安裝在滾筒10內表面34上的分別是與加熱區16、18、20相匹配的電阻加熱器36、38、40。滾筒10的外表面14可具有非常精細的矽酮塗層15，這樣滾筒的溫度測量就可在內部進行以免損壞表面塗層。安裝在滾筒10內表面34上的是溫度傳感器42、44和46，它們適於分別感測加熱區16、18和20的溫度。
外表面14的溫度在滾筒10上於一張張的光熱成像介質間維持在±0.5華氏溫度內，以便產生適於診斷性質的圖像。
圖3中示出了溫度控制電路的主要部件的高級方框圖。由於滾筒10在轉動，所以通過滑環組件67來實現與電阻加熱器36、38和40的連通，該滑環組件67安裝在圓筒形滾筒10的一端且以與滾筒10相同的速度轉動。如圖3所示，電路板48在光學上與固定安裝的光接收器50連接，該光接收器50被定位成在光學上與轉動的電路板48相協作。經由光接收器50在光通信線路66上實現了從轉動板48到不轉動的處理器通信板52的單向通信。轉動電路板48與滾筒10一起轉動，從而經由朝向光接收器50的線路66將來自三個滾筒加熱區16、18、20的溫度信息連通到位於處理器通信板52上的軟體。處理器通信板52容納有一個微處理器，其軟體翻譯來自三個加熱區16、18、20的編碼溫度信息並將其轉換成實際的區域溫度。軟體接著通過一種加熱器控制算法來計算是否對應於特定區域中的感測溫度開啟或關閉加熱器從而關閉控制迴路。然後，微處理器接通一個固態繼電器以通過滑環組件67A-E將電能施加給相關的加熱器。
圖4中更為詳細地示出了處理器通信板52的功能。來自裝有滾筒14的成像器的電源70的120V交流電被引入板52中，從而激勵處理器加熱器並提供12V交流電來激勵轉動板。12V交流電通過降壓變壓器100提供。有三個固態繼電器101、102和103處於微處理器104的控制下，這三個固態繼電器控制三個滾筒加熱器36、38和40的電能。編碼的12位數字溫度數據經由光線路66和光接收器50從三個溫度傳感器42、44、46中的每一個提供給微處理器104。與成像器其它部分的通信是通過12C接口進行的。也可經由通信系統下載新的軟體。接口105還包括一個RS232通信口以服務於處理器控制系統。
現在參見圖5，圖中更為詳細地示出了位於轉動滾筒10上的電子部件。滑環67A-D將受控的120V的交流電供應給電阻加熱器36、38和40。還經由滑環67E將12V的交流電提供給橋式整流器和過濾器200以產生供應給+5V調節器202的直流電壓。+2.5V精密電壓參考源204和精密電壓分頻器鏈206給數字轉換器208和電源210-216的模擬裝置提供直流電壓。電源210、212和214分別與溫度傳感器46、44、42連接。來自傳感器42、44、46的溫度信號被施加給模擬多路調製器218，該多路調製器218受轉動微處理器220的控制。多路調製器218連續地給A-D轉換器208提供溫度信號，A-D轉換器208將它們轉換成通過微處理器220和紅外線發光二極體222在光通信線路66上連通的數位訊號。
雖然已經針對具有可轉動加熱滾筒的熱處理器對優選實施例作了描述，但溫度控制裝置也可用在其它涉及需要精確溫度控制的加熱可移動物體的應用場合中。
因而，可看出，已經示出並描述了一種新型的用於控制可移動的電加熱物體溫度的裝置。不過，對於本領域的技術人員來說，應認識並理解的是，可在本發明的形式和細節上作各種變化、改進和替換，而不會脫離由下列權利要求限定的本發明的範圍。
權利要求
1.一種溫度控制裝置，它包括一個物體，其具有一個表面且可繞軸線轉動；一個與所述物體的所述表面熱連接的電加熱器組件；一個安裝在所述物體上的溫度傳感器組件，用來感測所述物體表面的溫度並用來產生表示感測溫度的溫度信號；一個相對於所述可轉動物體不轉動地安裝的微處理器；一個光通信線路，用來將所述溫度信號傳輸給所述微處理器；以及一個溫度控制組件，其相對於所述可轉動物體不轉動地安裝，用來響應與所述傳輸的溫度信號有關的來自所述微處理器的控制信號控制流向所述加熱器的電能流。
2.如權利要求1所述的裝置，包括一個交流電源，用來向所述溫度控制組件提供電能。
3.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述物體是一個可轉動安裝的滾筒，其具有分成多個沿著所述軸線縱向排列的區域的外表面；其中，所述電加熱器組件包括多個電加熱器，一個加熱器對應所述多個區域中的一個；所述溫度傳感器組件包括多個溫度傳感器，一個溫度傳感器對應所述多個區域中的一個，用來產生表示所述區域感測溫度的溫度信號；所述溫度控制組件控制與所述傳輸的溫度信號有關的流向各個所述加熱器的電能流。
4.如權利要求3所述的裝置，包括滑環組件，其與所述可轉動滾筒連接以將由所述溫度控制組件控制的電能傳給所述多個加熱器。
5.一種溫度控制的電加熱滾筒裝置，它包括一個可繞軸線轉動的滾筒；一個用來加熱所述滾筒的電加熱器組件；一個溫度傳感器組件，其安裝在所述滾筒上，用來響應感測的滾筒溫度來產生一個或多個溫度信號；一個微處理器，其相對於所述可轉動的滾筒不轉動地安裝；一個光通信線路，用來傳輸所述溫度信號；以及一個溫度控制組件，其相對於所述可轉動安裝的滾筒不轉動地安裝，用來響應有關於所述傳輸的溫度信號的來自所述微處理器的控制信號來控制流向所述加熱器的電能流。
6.如權利要求5所述的裝置，其特徵在於，所述滾筒被分成多個沿所述軸線縱向排列的區域；其中，所述電加熱器組件包括多個電加熱器，一個加熱器對應所述多個區域中的一個；所述溫度傳感器組件包括多個溫度傳感器，一個溫度傳感器對應所述多個區域中的一個，用來產生表示所述區域感測溫度的溫度信號；所述溫度控制組件控制與所述傳輸的溫度信號有關的流向各個所述加熱器的電能流。
7.如權利要求6所述的裝置，包括一個與所述可轉動滾筒連接的滑環組件；對於所述多個加熱器中的每個加熱器來說，所述滑環組件包括一個滑環，用來給每個所述加熱器傳輸電能。
8.如權利要求6所述的裝置，其特徵在於，對於所述多個加熱器中的每個加熱器來說，所述溫度控制組件包括一個選擇性地控制的固態繼電器。
全文摘要
一種溫度控制裝置，它包括一個物體，其具有一個表面且可繞軸線轉動；一個與物體的表面熱連接的電加熱器組件；一個安裝在物體上的溫度傳感器組件，用來感測物體表面的溫度並用來產生表示感測溫度的溫度信號；一個相對於可轉動物體不轉動地安裝的微處理器；一個光通信線路，用來將溫度信號傳輸給微處理器；以及一個溫度控制組件，其相對於可轉動物體不轉動地安裝，用來響應與傳輸的溫度信號有關的來自微處理器的控制信號控制流向加熱器的電能流。
文檔編號H05B1/02GK1517823SQ20041000355
公開日2004年8月4日 申請日期2004年1月29日 優先權日2003年1月28日
發明者S·W·塔納馬基, J·A·哈林頓, S W 塔納馬基, 哈林頓 申請人:伊斯曼柯達公司