CN1517823A - 用于控制可移动的电加热物体/滚筒的温度的装置 - Google Patents
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Abstract
一种温度控制装置，它包括：一个物体，其具有一个表面且可绕轴线转动；一个与物体的表面热连接的电加热器组件；一个安装在物体上的温度传感器组件，用来感测物体表面的温度并用来产生表示感测温度的温度信号；一个相对于可转动物体不转动地安装的微处理器；一个光通信线路，用来将温度信号传输给微处理器；以及一个温度控制组件，其相对于可转动物体不转动地安装，用来响应与传输的温度信号有关的来自微处理器的控制信号控制流向加热器的电能流。
Description
技术领域
本发明一般涉及控制温度的装置，尤其涉及控制可移动的电加热物体优选是可移动的电加热滚筒的温度的装置。
背景技术
光热成像是一项实现成像的技术。在光热成像时，感光介质被曝光以形成潜像，其可被热处理以显影潜像。用于实施该热显影工艺的装置和方法是众所周知的，包括用加热压板、滚筒或带接触成像的感光介质，将热空气吹到介质上，将介质浸到加热的惰性液体中以及使介质曝光在具有介质不感光的波长的辐射能下，例如红外线。在这些常规技术中，加热滚筒的使用尤为常见。
常用在这些成像工艺中的感光介质被称作光热成像介质，比如薄膜和纸张。一种光热成像介质具有粘合剂、卤化银、有机银盐(或其它可还原的不感光的银原料)以及银离子的还原剂。在商业中，这些光热成像介质被称作干式银盐介质，包括干式银盐胶卷。
为了精确地加热曝光的光热成像介质，包括薄膜和纸张，已发现，使用电加热滚筒能取得理想效果。在采用该技术的装置中，将圆筒形滚筒加热到接近光热成像介质的理想显影温度的温度。当滚筒绕其纵轴线转动时，光热成像介质被固定在加热滚筒的附近。当知道加热滚筒的表面温度时，就知道了将光热成像介质固定在滚筒附近的滚筒圆周部分以及滚筒的转速，也就可确定光热成像介质的显影时间和温度。通常，针对所利用的特定光热成像介质，还可能针对采用光热成像介质的应用场合来优化这些参数。
为了在光热成像介质中实现高质量图像，必须维持非常精确的显影参数。通常，其上通过光热成像介质的滚筒的圆周不会显著地变化。同样，滚筒的转速或光热成像介质经过热处理器的传送速度可相当精确地维持。不过，通常更难控制并维持滚筒表面的温度。
此外，其它因素也会影响到不准确的加工。光热成像介质固定到滚筒上的接近度确定了加热光热成像介质的感光乳剂的温度。此外，滚筒与光热成像介质之间的杂质粒子的存在会中断滚筒上的热量向光热成像介质的流动，这就会影响图像质量。
因为有许多因素影响图像质量，其中之一是显影光热成像介质的温度，可维持滚筒表面温度的精确性对于光热成像介质的热加工是重要的。
滚筒的温度取决于许多因素。这些因素包括将热量传递给滚筒的速度、滚筒的导热性和热质量、光热成像介质的热质量、加工的光热成像介质的速度即张数(如果使用片状光热成像介质)、环境温度，不论热加工是否刚开始还是处于长时间段的中间时段。
此外，加热滚筒被广泛地用于多种其它的材料加工应用领域。示例包括压光、层压、涂布和干燥。
一般地，通过使用电阻加热元件将热量传递给这样的滚筒。由于加热滚筒在热加工期间转动，且因为希望在滚筒转动期间将电能传递给电阻加热元件，所以希望能将来自固定电源例如标准交流电源线的电能传递给移动的、转动的滚筒。可通过使用与滚筒连接的滑环将电能传递给滚筒。
此外，为了精确地控制电加热滚筒的温度，应具有一个感测滚筒温度的装置和一个响应温度传感器的信号控制施加到电阻加热器上的电能的装置。
虽然温度控制技术和装置是常见的，但因滚筒的转动或物体的移动而更难在可移动物体或转动滚筒上使用这类技术和装置。
已有了一种方案来在可移动物体或转动滚筒上设立所有温度感测和控制技术。在滚筒转动的情况下，采用模拟温度控制技术，即，将容纳有模拟电路的电路板加到转动的滚筒上或其附近，从而容许电路板与滚筒一起转动。虽然该技术最大程度地减小了连通滚筒与模拟电路之间的温度读出信息和控制信息的难度，但更难连接模拟控制电路或改变或调节温度或控制算法。
明尼苏达州明尼阿波利斯市Systek采用的一项相似技术利用了转动的温度控制电路，并额外地提供了一种转动滚筒/控制电路的感测温度信息的通信技术和利用滚筒将热处理器的使用者的调节参数连通到转动滚筒/控制电路上的技术。多个发光二极管的环被布置在滚筒/控制电路一端的一般为圆形的图形上。单个发光二极管位于靠近该转动滚筒/控制电路一端附近的固定板上。一个光敏感器位于转动轴一端上的转动滚筒/控制电路上。同样，又一个光敏感器位于固定板上。每个光敏感器都适于感测相对元件上相应发光二极管的工作循环已调脉冲群。通过使每对发光二极管和传感器以不同频率作用而最大程度地减小了光传导中的干扰。例如，一对可在可见光谱中操作，而另一对可在红外线谱中操作。
不过，Systek系统局限于读取相当不精确的温度读出信息。此外，所有的温度控制回路都完全地位于转动滚筒/控制电路板上。这样，任何嵌入温度控制回路的信息必须能够包含在转动滚筒/控制电路板上，从而限制了可得到的电能和选择物件。
1996年12月3日公开的、发明人为Tanamachi等人的美国专利5580478描述了另一方案。该美国专利披露了一种经由从可移动加热物体到固定微处理器系统的双向红外光链路相应于每一加热区温度同步传输调频信号的方法。微处理器接着通过双向光链路将加热器控制信息传回到可移动加热物体。这些信号经由安装在可移动物体上的固态继电器控制了施加到相关加热器上的电能。
发明内容
因而需要一种不复杂的可转动加热滚筒的温度控制系统。
根据本发明，提供了一种解决上述问题的方案。
根据本发明的一个特征，提供了一种温度控制装置，它包括：
一个物体，其具有一个表面且可绕轴线转动；
一个与所述物体的所述表面热连接的电加热器组件；
一个安装在所述物体上的温度传感器组件，用来感测所述物体表面的温度并用来产生表示感测温度的温度信号；
一个相对于所述可转动物体不转动地安装的微处理器；
一个光通信线路，用来将所述温度信号传输给所述微处理器；以及
一个温度控制组件，其相对于所述可转动物体不转动地安装，用来响应与所述传输的温度信号有关的来自所述微处理器的控制信号控制流向所述加热器的电能流。
本发明具有下列优点：
1、通过准确地连通精确感测的移动物体/滚筒的温度信息且将精确定时的电能传送到移动物体/滚筒中的加热器，将温度控制的加热可移动物体和可转动加热滚筒的表面维持在一个相当准确的温度；
2、实现了较高的处理能力和更先进的温度控制技术。
附图说明
图1是利用一个可转动的电加热滚筒的热处理器一部分的立体图；
图2是图1所示滚筒的横截面图；
图3是本发明构造的电子温度控制装置的高级方框图；
图4是图3温度控制装置中使用的处理器通信板的方框图；
图5是图3温度控制装置中使用的转动板的方框图。
具体实施方式
一般来说，本发明提供一种温度控制的加热可移动物体/可转动加热滚筒和一种用于控制可转动加热的可移动物体/加热滚筒的温度的装置。物体/滚筒表面非常准确的温度可部分地由于准确地传递精确感测的来自可移动/转动物体/滚筒的温度信息且将精确定时的电能传送给可移动/转动物体/滚筒中的加热器的能力而得以维持。这容许了一部分温度控制环形电路位于固定不动的物体上，固定不动的物体又容许使用较高的处理能力和更为先进的温度控制技术。
更具体地说，本发明提供了一个温度控制的电加热滚筒。圆筒形滚筒具有一个表面且可在轴线上转动。电加热器与圆筒形滚筒的表面热连接。一个温度控制机构与圆筒形滚筒一起不转动地安装且通过滑环与电加热器电连接，该温度控制机构通过响应来自不转动安装的微处理器的控制信号控制流向电加热器的电流来控制温度。一个温度传感器机构与圆筒形滚筒一同转动安装且与温度传感器电连接，该温度传感器机构感测圆筒形滚筒的表面温度并产生表示其的温度信号。微处理器相对于圆筒形滚筒不转动地安装，其通过响应温度信号产生控制信号来控制电加热滚筒的温度。一个光学机构与温度控制装置、温度传感器装置和转动的微处理器装置连接，其将温度信号从转动的温度传感装置在光学上连接到不转动的微处理器装置上。
图1和2中示出了利用可转动的电加热滚筒10的热处理器的一部分。这样的热处理器可用于处理医用诊断性质干式银盐胶卷。安装在构架11上的圆筒形滚筒10可绕着轴12转动。可选的是，滚筒10的外表面14可涂布有硅酮层15。同样可选的是，滚筒10的外表面14被分成单独控制的加热区16、18、20。因为滚筒10表面14的边缘会比表面14的中央部分冷却得多些，所以中央区16是与边缘区18和20独立开来地控制的。光热成像介质(未示出)通过压制辊(未示出)被固定在滚筒10部分圆周上的滚筒外表面14的附近。在已知滚筒10外表面14的温度，一般为华氏252度，已知转速，已知光热成像介质通过的表面14圆周的部分时，就可知道显影温度和停留时间。在加热显影之后，冷却系统22将光热成像介质冷却到室温以下的温度。冷却介质被接着传送到输出盒。
如图2所示，圆筒形滚筒10是由直径例如为8英寸(20.32厘米)的内部中空且壳壁厚度例如为0.25英寸(0.635厘米)的铝构造的。安装在滚筒10内表面34上的分别是与加热区16、18、20相匹配的电阻加热器36、38、40。滚筒10的外表面14可具有非常精细的硅酮涂层15，这样滚筒的温度测量就可在内部进行以免损坏表面涂层。安装在滚筒10内表面34上的是温度传感器42、44和46，它们适于分别感测加热区16、18和20的温度。
外表面14的温度在滚筒10上于一张张的光热成像介质间维持在±0.5华氏温度内，以便产生适于诊断性质的图像。
图3中示出了温度控制电路的主要部件的高级方框图。由于滚筒10在转动，所以通过滑环组件67来实现与电阻加热器36、38和40的连通，该滑环组件67安装在圆筒形滚筒10的一端且以与滚筒10相同的速度转动。如图3所示，电路板48在光学上与固定安装的光接收器50连接，该光接收器50被定位成在光学上与转动的电路板48相协作。经由光接收器50在光通信线路66上实现了从转动板48到不转动的处理器通信板52的单向通信。转动电路板48与滚筒10一起转动，从而经由朝向光接收器50的线路66将来自三个滚筒加热区16、18、20的温度信息连通到位于处理器通信板52上的软件。处理器通信板52容纳有一个微处理器，其软件翻译来自三个加热区16、18、20的编码温度信息并将其转换成实际的区域温度。软件接着通过一种加热器控制算法来计算是否对应于特定区域中的感测温度开启或关闭加热器从而关闭控制回路。然后，微处理器接通一个固态继电器以通过滑环组件67A-E将电能施加给相关的加热器。
图4中更为详细地示出了处理器通信板52的功能。来自装有滚筒14的成像器的电源70的120V交流电被引入板52中，从而激励处理器加热器并提供12V交流电来激励转动板。12V交流电通过降压变压器100提供。有三个固态继电器101、102和103处于微处理器104的控制下，这三个固态继电器控制三个滚筒加热器36、38和40的电能。编码的12位数字温度数据经由光线路66和光接收器50从三个温度传感器42、44、46中的每一个提供给微处理器104。与成像器其它部分的通信是通过12C接口进行的。也可经由通信系统下载新的软件。接口105还包括一个RS232通信口以服务于处理器控制系统。
现在参见图5，图中更为详细地示出了位于转动滚筒10上的电子部件。滑环67A-D将受控的120V的交流电供应给电阻加热器36、38和40。还经由滑环67E将12V的交流电提供给桥式整流器和过滤器200以产生供应给+5V调节器202的直流电压。+2.5V精密电压参考源204和精密电压分频器链206给数字转换器208和电源210-216的模拟装置提供直流电压。电源210、212和214分别与温度传感器46、44、42连接。来自传感器42、44、46的温度信号被施加给模拟多路调制器218，该多路调制器218受转动微处理器220的控制。多路调制器218连续地给A-D转换器208提供温度信号，A-D转换器208将它们转换成通过微处理器220和红外线发光二极管222在光通信线路66上连通的数字信号。
虽然已经针对具有可转动加热滚筒的热处理器对优选实施例作了描述，但温度控制装置也可用在其它涉及需要精确温度控制的加热可移动物体的应用场合中。
因而，可看出，已经示出并描述了一种新型的用于控制可移动的电加热物体温度的装置。不过，对于本领域的技术人员来说，应认识并理解的是，可在本发明的形式和细节上作各种变化、改进和替换，而不会脱离由下列权利要求限定的本发明的范围。
Claims (8)
1.一种温度控制装置，它包括：
一个物体，其具有一个表面且可绕轴线转动；
一个与所述物体的所述表面热连接的电加热器组件；
一个安装在所述物体上的温度传感器组件，用来感测所述物体表面的温度并用来产生表示感测温度的温度信号；
一个相对于所述可转动物体不转动地安装的微处理器；
一个光通信线路，用来将所述温度信号传输给所述微处理器；以及
一个温度控制组件，其相对于所述可转动物体不转动地安装，用来响应与所述传输的温度信号有关的来自所述微处理器的控制信号控制流向所述加热器的电能流。
2.如权利要求1所述的装置，包括一个交流电源，用来向所述温度控制组件提供电能。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述物体是一个可转动安装的滚筒，其具有分成多个沿着所述轴线纵向排列的区域的外表面；
其中，所述电加热器组件包括多个电加热器，一个加热器对应所述多个区域中的一个；
所述温度传感器组件包括多个温度传感器，一个温度传感器对应所述多个区域中的一个，用来产生表示所述区域感测温度的温度信号；
所述温度控制组件控制与所述传输的温度信号有关的流向各个所述加热器的电能流。
4.如权利要求3所述的装置，包括滑环组件，其与所述可转动滚筒连接以将由所述温度控制组件控制的电能传给所述多个加热器。
5.一种温度控制的电加热滚筒装置，它包括：
一个可绕轴线转动的滚筒；
一个用来加热所述滚筒的电加热器组件；
一个温度传感器组件，其安装在所述滚筒上，用来响应感测的滚筒温度来产生一个或多个温度信号；
一个微处理器，其相对于所述可转动的滚筒不转动地安装；
一个光通信线路，用来传输所述温度信号；以及
一个温度控制组件，其相对于所述可转动安装的滚筒不转动地安装，用来响应有关于所述传输的温度信号的来自所述微处理器的控制信号来控制流向所述加热器的电能流。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述滚筒被分成多个沿所述轴线纵向排列的区域；
其中，所述电加热器组件包括多个电加热器，一个加热器对应所述多个区域中的一个；
所述温度传感器组件包括多个温度传感器，一个温度传感器对应所述多个区域中的一个，用来产生表示所述区域感测温度的温度信号；
所述温度控制组件控制与所述传输的温度信号有关的流向各个所述加热器的电能流。
7.如权利要求6所述的装置，包括一个与所述可转动滚筒连接的滑环组件；
对于所述多个加热器中的每个加热器来说，所述滑环组件包括一个滑环，用来给每个所述加热器传输电能。
8.如权利要求6所述的装置，其特征在于，对于所述多个加热器中的每个加热器来说，所述温度控制组件包括一个选择性地控制的固态继电器。
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