JP3655316B2 - 撮像材料を熱処理中に湾曲させるための手段を用いた撮像材料の熱処理を行なうための装置および方法 - Google Patents
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Description
技術分野
本発明は、材料の熱処理を行なうための装置および方法に関し、より詳細には撮像材料を熱現像するための装置および方法に関する。
発明の背景
本発明は、感光性のフォトサーモグラフィ用フィルムまたは熱現像が可能なフィルムのシートを現像するための方法および装置である。感光性のフォトサーモグラフィ用フィルムは通常、ドライシルバーまたはその他の感熱材料のエマルジョンで被覆された薄いポリマー製または紙製のベースを含んでいる。このフィルムはレーザ光などの光学手段による光刺激を受けた後、熱を加えることによって現像される。
感光性の熱現像可能なシート材料の熱現像は、写真複写装置から画像記録／印刷システムにわたる多くの用途において行なわれている。高品質の印刷結果を得るには、熱現像可能な材料に対し熱エネルギーを均一に伝達することが決定的に重要である。フィルム材料への熱エネルギーの伝達は、アーティファクトを生じさせないような方法で実施すべきである。これらのアーティファクトは、表面の傷、収縮、カール、しわなどの物理的なアーティファクトであることもあり、濃度の不均一や縞などの現像に関するアーティファクトであることもある。上記のアーティファクトを克服するための多くの試みは、限られた成功しか収めていない。
米国特許第4,242,566号には、高い熱効率を示すとされている熱−圧力定着装置が記述されている。この定着装置は、少なくとも一対の第１および第２の反対向きに駆動される圧力固定給送ローラからなっており、それらのローラはそれぞれ断熱材料からなる外側層を有している。第１および第２のアイドラーローラも含まれている。第２のアイドラーローラと第１の圧力給送ローラのそれぞれとの周囲には第１の可撓性循環ベルトが配されている。第２のアイドラーローラと第２の圧力給送ローラのそれぞれとの周囲には第２の可撓性循環ベルトが配されている。これらのベルトのうち少なくとも一方は、外表面が熱伝導性材料で形成されている。第１と第２の圧力給送ローラの間には接触領域が存在し、それによって、熱現像可能な感光性シート材料が圧力を受けながら２本のベルトの間を通過することができる。未定着（未現像）の材料シートが２本のベルトの間の接触領域を通過する際、この未定着シートは材料シートの現像を定着するのに十分な熱圧力を受ける。この装置は写真複写の用途に関しては有用であるが、感光性材料が過大な圧力を受けることになる。過大な圧力によって、特にこの材料がポリエステルフィルムで構成されている場合、表面の傷やしわなどの物理的な画像アーティファクトが形成されることがある。
米国特許第3,739,143号には、感光性シート材料が加熱されている間に感光性被膜に圧力を加えることなく感光性シート材料を現像するための熱現像器が記述されている。この現像器は、回転ドラムシリンダと、電気的に加熱される金属板とを具備しており、その金属板は、シリンダを部分的に覆うとともにそこから離間されて、シート材料の厚さに対応したシート材料のための空間を形成している。シート材料は、開口により案内されて回転シリンダに巻きつけられる一方、回転シリンダを部分的に覆っている金属板により加熱される。この現像器は、紙をベースとした熱現像可能な画像を良好に現像するかもしれないが、フィルムの加熱および加圧の制御が不正確なのでポリエステルフィルムベースの材料の現像にはあまり適していない。また、ポリエステルフィルム材料が用いられる場合、経路がカールしているとカールによるアーティファクトが発生することがある。
米国特許第3,629,549号および第4,518,845号は共に、加熱部材内部に断熱ドラムが同心円状に取り付けられた現像器を開示している。コート紙やコーティングされたポリエステルフィルムなどの感光性材料シートは、ドラムと係合し加熱部材の周囲を駆動されることにより現像される。この種の現像器は、紙で被覆された感光性材料には適しているかもしれないが、エマルジョンで被覆されたポリエステルフィルムでは、フィルムがドラム表面に付着した場合に傷や密度むらのある現像など、さまざまなアーティファクトが発生しやすい。
米国特許第3,709,472号に開示されている現像装置は、加熱されたドラムを用いてフィルムストリップを現像するものである。しかし、この装置は、ソフトコートされたエマルジョン層をもつ単一シートのフィルムの現像には適していない。
米国特許第3,648,019号は、スクリーンアセンブリなど、熱質量の低い位置決め装置の両側に一対のヒータを備えた別の現像器を開示している。この現像器は携帯可能であるが、相対的に速度が遅く、商業的用途にはあまり適していない。
他のフォトサーモグラフィ用フィルム現像器は、現像中にフィルムを保持するように帯電する加熱ドラムを含んでいる。エマルジョンを保持している側のフィルム面がドラムまたは現像器の他の部品と接触しないので、上記の現像器のうちの一部のもののような付着や傷は発生しない。ただ残念ながら、現像中にフィルムをドラム上に保持するため用いられる静電装置は相対的に複雑であり、寸法の大きなフィルムシートを現像するように構成された現像器にはあまり適していない。
米国特許第5,352,863号は、フォトサーモグラフィ用フィルムの大型シートを高速かつ均一に現像できると称されるフォトサーモグラフィ用フィルム処理装置を開示している。この現像器は、フィルムの入口および出口を備えたオーブンと；フィルム入口とフィルム出口との間のフィルム移送経路に沿ってオーブン内を移動するように取り付けられた、ほぼ平坦で水平方向を向いたフィルム支持材料ベッドと；この経路沿いにフィルムを移送してオーブンを通過させるように材料ベッドを駆動するための駆動機構とからなっている。このフィルム支持材料はパッドの付いたローラの形状を備えており、熱容量が十分に低いので、フィルムがオーブン内を移送される際に、可視的なパターンが生じないフィルム現像を可能にするものと説明されている。ただ残念ながら、この装置は相対的に大型であり、また例えばしわの発生を防止するため撮像材料の熱膨張および熱収縮を統御する必要にも、撮像材料の熱現像中の対流の効果を最小化する必要にも十分には対処していない。
一般的に、また上記で参照した特許における発明の背景の項で論じられているように、現像された画像の密度は、フィルムのエマルジョンに対する高精度の、かつ均一な熱伝達に依存している。均一でない加熱によるアーティファクトにより、画像密度に現像むらが生じる場合がある。現像中のフィルムと支持構造との物理的接触が均等でない場合、フィルム表面に可視的なマークおよびパターンが発生することがある。
改善されたフォトサーモグラフィ用フィルム現像器が引き続いて必要とされていることは明らかである。特に、ポリエステル製の、エマルジョンで被覆されたフィルムの大型シートを、上記の物理的および現像に関するアーティファクトを生じさせることなく高速かつ均一に現像できる現像器が求められている。
発明の概要
本発明は、前記の従来技術では対処されなかった問題に対処する装置および方法を提供するものである。本発明のある実施例は、撮像材料における画像の熱現像のために有用な熱処理装置を含んでいる。撮像材料は、材料第１表面と材料第２表面とを備えている。この熱処理装置は、材料第１表面と接触するように配置された、回転自在の部材などの少なくとも第１および第２の手段を具備している。この熱処理装置はまた、少なくとも第１および第２の回転自在の部材に向かう第１の方向に撮像材料を移送するための手段を具備している。回転自在の部材などの少なくとも第３の手段が、材料第２表面と接触するように配置されている。少なくとも第３の手段は、撮像材料が少なくとも第１および第２の手段と少なくとも第３の手段との間を移送される際に少なくとも２回、向きを変えられるように、少なくとも第１および第２の手段に対して位置決めされている。この熱処理装置はまた、撮像材料が少なくとも第１および第２の手段と少なくとも第３の手段との間を移送される際に撮像材料を加熱するための手段を具備している。
【図面の簡単な説明】
本発明の上記の利点、構成および作用は以下の記述および添付ぬ図面からより容易に明らかとなるであろう。
図１は、本発明による熱処理装置の一実施例の側断面図である。
図２は、カバーが開かれた状態の図１に示す熱処理装置の実施例の等角図である。
図３は、図１および２に示す熱処理装置の実施例の部分側断面図である。
図４は、図１から３に示す熱処理装置の実施例の内部にある上部加熱アセンブリの等角図である。
図５は、本発明による熱処理装置の別の実施例の側断面図である。
図６は、図１および５に示す熱処理装置の内部にある冷却部材の等角図である。
好適な実施例の詳細な説明
本発明による熱処理装置10が図１から４および６に示されている。熱処理装置10は、加熱筐体またはオーブン12と、その内部にある多数の上部ローラ14と下部ローラ16とを具備することができる。
ローラ14、16は支持ロッド18を、ロッド18の外表面を取り巻く支持材料20の円筒状スリーブとともに具備することができる。ロッド18は、ローラ14、16をオーブン入口22とオーブン出口24との間の移送経路の周囲に離間した関係で配置するように、オーブン12の対向する側面に回転自在に取り付けられている。ローラ14、16は、熱処理可能な撮像材料などの熱処理可能な材料（thermally processable material）26（以下TPM26とする）と接触するように配置されている。熱処理可能な撮像材料の例には、サーモグラフィ用またはフォトサーモグラフィ用フィルム（少なくとも片面にフォトサーモグラフィ用の被膜またはエマルジョンを有するフィルム）が含まれる。「撮像材料」という用語は、医療用撮像フィルム、グラフィックアート用フィルム、データ記憶用撮像材料などを含む、画像の捕捉が可能な材料を含むものである。
加熱部材28の近傍でTPM26を駆動してオーブン12を通過させるため、ローラ14、16のうち１本以上を駆動することができる。好ましくは、TPM26がローラ14、16と接触していないときに各ローラの表面が均一に加熱されるように、TPM26と接するローラ14、16のすべてが駆動される。その結果、その表面を相対的に狭い温度範囲内に維持することが可能になる。
支持材料20は、熱質量が小さく熱伝導率が低いフォームなどの材料とすることができ、この材料は、オーブンが発生させるフィルム現像に必要な熱量に対して相対的に小さい熱量を保持するとともに伝達する。この種の材料を使用すれば、伝導による熱伝達が最小化され、放射による熱伝達が強調される。また、この熱質量が小さく熱伝導率が低い材料表面にある、TPM26と接触する欠陥は、TPM26の現像に対してほとんど、あるいは全く影響を与えない。熱質量が小さく熱伝導率が低い材料の一例は、密度が12.0kg/m3（0.75ポンド毎立方フィート）のウィルテック（Willtec）メラミンフォームであり、また支持材料20には、およそ0.30Btuインチ毎時平方フィート度（華氏）の熱伝導率（Ｋ）が用いられ、比熱は0.3Btu毎ポンド度（華氏）である。この種の材料20は、アメリカ合衆国ミネソタ州ミネアポリス（Minneapolis）のイルブルック社（Illbruck Corp.）から商業的に入手可能である。
同様の、または異なる熱特性をもつ他の種類の材料も使用可能であり、それらにはシリコーンまたはポリイミドのフォームが含まれる。熱質量および／または熱伝導率がより大きい材料を使用して、伝導による熱伝達の比率および全体的な熱伝達を増大させ、処理量を向上させることも可能である。
ある実施例では、支持材料20（メラミンフォーム）のスリーブは直径約2.54cm（１インチ）とすることができ、原料片のコアリングまたは研削によってその厚さを約0.63cm（0.25インチ）とすることにより製造可能である。その後、材料20のスリーブは鋼製のロッド18に取り付けられる。上部ローラ14の中心はほぼ3.2cm（ほぼ1.25インチ）の間隔D1をおいて配置されている。下部ローラ16に関しても同様である。
図示のように、上部ローラ14は、TPM26がローラ14、16の間を移送される際にTPM26を湾曲させるように下部ローラ16に対して配置することができる。図１および３に示すようにTPM26を湾曲させるとTPM26は複数の湾曲部をもつことになる。これらの湾曲部はそれぞれ、オーブン12を通過するTPM26の移送経路に対しほぼ垂直な湾曲軸を有している。「ほぼ垂直」とは、この軸が移送経路に対し垂直であるか、または移送経路に対し垂直に近い位置にあることを意味している。
これらの湾曲部は、図１および３に示すようにローラ14、16を配置することにより形成可能である。例えば、上部ローラ16の下側部分のうち２つ以上と接する水平線が、下部ローラ14の上側部分のうち２つ以上と接する水平線から間隔D2だけ垂直方向に離れるように、ローラ14、16を配置することができる。
TPM26を湾曲させると、TPM26の縦スチフネスが増大し、ニップローラまたはその他の圧力移送手段の必要なしに処理装置10内部でTPM26を移送および加熱することができる。したがって、この縦スチフネスによる方式によって、熱により発生するTPM26のしわが最小限度に抑制されるが、このようなしわは、ニッピング（またはその他の加圧）に関する拘束の結果として移送経路の方向または（常緑樹状に）斜方向にしばしば発生するものである。
例えば４ミル（0.01センチメートル）のポリエステルベースを有する幅45.7センチメートル（18インチ）のフォトサーモグラフィ用フィルムを現像する場合、間隔D2はおよそ0.5センチメートル（およそ0.1インチ）が効果的であることが分かっている。このようなフィルムの組成は、係属出願中の米国特許出願第08/529,982;08/530,024;08/530,066;および08/530,744号（アメリカ合衆国ミネソタ州セントポールの3Mカンパニーに譲渡）に開示されている。このフォトサーモグラフィ用フィルムは画像記録フィルムとして有用なものであり、その長さは短いシートからロール状のより長いものまでさまざまである。
しかし、７ミル（0.018センチメートル）のポリエステルベースを有する35.6センチメートル（14インチ）×43.2センチメートル（17インチ）の医療用撮像フィルムシート（例えばアメリカ合衆国ミネソタ州セントポールの3Mカンパニーから入手可能なドライビュー（DRYVIEW（登録商標））DVCまたはDVB医療用撮像フィルム）などの他の材料の処理に関しては、間隔D2を経験的に決定することができる。材料の選択に加え、他の要因も間隔D2の最適な選択に影響を与えることがあり、それらの要因には、現像される材料の幅と厚さ、処理装置内での材料の移動速度、材料に対する熱伝達速度が含まれる。
上部ローラ14は、下部ローラ16と同様、TPM26が移送経路に対しほぼ垂直な方向にほとんどまたはまったく拘束を受けることなく拡張するように、十分離間させることができる。これにより、TPM26における（移送経路の方向に対しほぼ垂直な）重大なしわの形成が最小限度に抑制される。さらに、これらのしわの抑制は、TPM26のオーブン12内での移送時に張力をかける必要なく達成することができる。これは、オーブン12を貫通することが可能なロール製品材料などの長い材料とは異なる相対的に短いTPM26を現像する場合に特に重要なことである。
４つの加熱部材28は、第１の上部加熱部材30と、第１の下部加熱部材32と、第２の上部加熱部材34と、第２の下部加熱部材36とからなるものとして示されている。加熱部材28は、第１の上部加熱部材30と接する、図４に示すブランケットヒータ37などのブランケットヒータにより加熱することができる。各ブランケットヒータ（したがって加熱部材28）の温度は、例えば、抵抗温度装置や熱電対などの制御装置および温度センサにより独立して制御することができる。加熱素子28を独立して制御することにより、オーブン12内の温度をより高精度で制御および維持することが可能になり、さらに重要なこととして、オーブン12から、移送されるTPM26に対し一定の熱流がもたらされるようになる。
熱処理装置10は、オーブン12がアイドル状態にあるとき（TPM26が移送されていないとき）、またオーブン12が負荷状態にあるとき（TPM26が移送されているとき）にオーブン12の温度を高精度で制御および維持する能力を備えている。熱処理装置10は、アイドル状態にあるときの加熱部材28の縁部からの大きな熱損失を補償し、また負荷状態にあるときの（TPM26への熱流による）加熱部材28内部における付加的な熱損失を補償する能力を備えている。
この能力を備えた熱処理装置10のある実施例は、対応する加熱部材28の表面を加熱するための２つのブランケットヒータ37を含み、一方のブランケットが他方の上にあるものとして図４に示されている。２つのブランケットヒータ37のうち第１のものは、オーブン12がアイドル状態にあるとき、および負荷状態にあるときに作動させるかまたは通電することのできるアイドル状態ヒータ37Aと見なすことができる。アイドル状態ヒータ37Aは、特定の熱流束密度により構成して、対応する加熱部材28に熱を分配することができ、それにより、より大きな熱がブランケット37Aの縁部に発生し、対応する加熱部材28の縁部に伝達されて、加熱部材28縁部からの大きな熱損失を補償するようになっている。２つのブランケットヒータのうち第２のものは、オーブン12が負荷状態にあるときに作動するかまたは通電される負荷状態ヒータ37Bと見なすことができる。負荷状態ヒータ37Bは、特定の熱流束密度をもつように構成して、対応する加熱部材28に熱を分配することができ、それにより、より大きな熱がブランケット37Bの内部に発生し、対応する加熱部材28の内部に伝達されて、TPM26へ伝達された熱を補償するようになっている。この方式のブランケットヒータは、アメリカ合衆国ミネソタ州ミネアポリス（フリドリー（Fridley））にあるミンコプロダクツ社（Minco Products,Inc.）から入手可能である。
事実上、このブランケットヒータ装置は、対応する加熱部材28の特定の部位に対し、それら特定の部位によりTPM26へ伝達される熱量と同じ熱量を伝達する。言い換えれば、この装置は、TPM26に対し伝達が行なわれた箇所に熱を加える。この結果、TPM26の処理中は加熱部材28の温度が均一に推移し、TPM26へ伝達される熱が均一になるとともに、連続するTPM26が均一に現像される。
加熱部材28は、図示のように、多数の上部および下部ローラ14、16の周縁部を取り囲むように形成することができる。囲み角Ａは、好ましくはローラの円周のうち120度から270度までである。より好ましくは、囲み角はおよそ180ないし200度であり、さらに好ましくは、囲み角はおよそ190度である。
加熱部材28がローラを取り囲む程度を設定する別の方法は、加熱フィン40、特に加熱フィン40のフィンフェース41から、隣接するローラの長軸により形成される平面までの間隔D3を選択するものである。上記で参照したローラ14、16に関して、間隔D3はおよそ0.5センチメートル（0.2インチ）であるが、より大きくすることも小さくすることもできる。
ローラ14、16に対する加熱フィン40の係合または取り囲みの形状およびそれらが近接していることにより、ローラ14、16がTPM26と接触する際、ローラ14、16の外表面の温度がより効果的に維持される。この近接した係合または取り囲みの構成により、ローラ14、16はTPM26に対しより均一に熱を伝達することになる。
この取り囲みの構成により、加熱部材28の一部は加熱フィン40として作用する。加熱フィン40はローラ14、16の間に、ローラ14、16に対し相対的に近接して嵌合する。例えば、加熱フィン40はローラ14、16と接触することなく、ローラ14、16にできるだけ近接していることが好ましい。
加熱フィン40のフィンフェース41とTPM26との間の隙間の大きさを最小化することにより、放射による熱伝達効率および（薄い空気層を介した）伝導による熱伝達効率が増大する。しかし、この隙間の大きさは、接触が望ましくない場合にTPM26との接触を防止するのに十分なものとするか、またはTPM26の前縁部が加熱フィン40に引っかかって熱処理装置10内部でTPM26を詰まらせないようにするのに十分なものとすべきである。
フィンフェース41とTPM26との間の隙間の大きさは、フィンフェース41から、フィンフェース41の直下に位置する下部ローラ16またはフィンフェース41の直上に位置する上部ローラ14の接線までの間隔D3を選択することにより間接的に設定することができる。上述の画像記録フィルムなどの４ミルポリエステルベースTPM26に関して、間隔D3は0.5センチメートル（0.2インチ）を大きく下回らないことが好ましい。他の材料に関しては、間隔D3の最小間隔は異なったものでもよい。
隙間の空気層の厚さが薄いことにより、TPM26の全体にわたり発生して流れることのある対流の効果が最小化される。これによって、TPM26に対する不安定な対流熱伝導およびフォトサーモグラフィ画像の不安定な現像が最小限度に抑制される。
TPM26が加熱フィン40近傍を移送される際に、上述のようにTPM26を湾曲させることにより、前記隙間の大きさはより安定的に維持される。TPM26を湾曲させることにより、TPM26の縦スチフネスが増大し、ローラ14、16の間を移送される際のTPM26の腰折れが防止ないし抑制される。また上述のように、この方式に必要なTPM26に対する圧力は、TPM26をフィンフェース41に対し位置決めする手段とは異なり、最低限度のものである（例えば、TPM26をはさむ必要がない）。
加熱部材28の寸法および組成は、それらの熱質量を最適化するように選択することができる。熱質量が最適な場合、加熱部材28の温度の許容可能な変動を、各加熱部材28を望ましい温度に加熱するのに必要な許容可能な時間と調和させることができる。温度変動を最小化することは、TPM26とフィンフェース41との温度差（ΔTrad）が放射熱伝達の方程式における因子となるので重要である。同様に、TPM26とTPM26近傍の加熱された空気との温度差（ΔTcond）は伝導熱伝達の方程式における重要な因子である。また、望ましい温度差（ΔTradおよびΔTcond）を維持することは、あるTPM26における均一な現像および、あるTPM26と次のTPM26との均一な現像に関して重要な要素となる。
ある長さの上述の画像記録フィルム（TPM26）を現像するため、第１の上部および下部加熱部材30、32はおよそ摂氏135度（華氏275度）まで加熱され、第２の上部および下部加熱部材34、36はおよそ摂氏127度（華氏260度）まで加熱される。これらの温度において、TPM26は１センチメートル毎秒（0.4インチ毎秒）の速度で移送することが好ましい。この速度およびこれらの温度において、第１の上部および下部加熱部材30、32の長さは、好ましくはおよそ15.2センチメートル（６インチ）とすることができ、第２の上部および下部加熱部材34、36の長さは、好ましくはおよそ15.2センチメートル（６インチ）とすることができる。
他の熱処理可能な材料を熱処理するため、これらの温度、長さ、および移送速度を必要に応じて調節することができる。同様に、熱処理装置10の処理速度を増大させるため、移送長さを大きくすることができる。
第１上部および／または第１下部加熱部材30、32を、（上記のように）第２上部および／または第２下部加熱部材34、36よりも高い温度まで加熱すると、本質的にオーブン12に２つの領域ができる。この２つの領域による構成は、熱処理装置10の処理量を増大させ設置面積を最小化する有効な方法である。
第１の領域（第１の上部および下部加熱部材30、32と、対応するローラ14、16と、それら加熱部材およびローラの近傍の加熱された空気とにより形成される第１の領域）内では、TPM26を例えばおよそ摂氏115ないし127度（華氏240ないし260度）の目標処理温度範囲まで急速に加熱するため、ある熱量がTPM26に伝達される。オーブン12を通過するTPM26の移送速度は、TPM26が第１の領域から出て第２の領域に入る際にTPMの温度が目標処理温度範囲に達しているが超えることのないように設定することができる（第１の領域内をより低速で移送されると、TPM26が目標処理温度範囲を超えて加熱される可能性がある）。
第２の領域（第２の上部および下部加熱部材34、36と、対応するローラ14、16と、それら加熱部材およびローラの近傍の加熱された空気とにより形成される第２の領域）の温度は、TPMの温度が目標滞在時間の間、目標処理温度範囲内に維持されるように設定することができる。第２の領域内での目標滞在時間は、第２の領域の長さと第２の領域を通過するTPM26の移送速度とにより決定される。
図５では、別の実施例の熱処理装置10Aが、加熱フィンの代わりにスクリーン42Aを具備しており、それによりフォトサーモグラフィ画像の現像に対する（加熱部材28Aが生じさせる）対流の効果を最小化している。スクリーン42Aは、TPM26Aの表面（例えば、エマルジョン面が下部ローラ16Aに隣接している場合はエマルジョン面）に沿った気流の流れを阻止するかまたはそらせるため下部ローラ16Aの多くの間に配置された物理的障壁である。スクリーン42Aは、上述の加熱フィン40がもたらす他の利点を必ずしも備えているわけではない。
TPM26は、オーブン10から、図１および２に示すように冷却チャンバ44内へ移送される。熱処理装置10のこの部分は、TPM26のしわの発生、TPM26のカール、および冷却によるその他の欠陥の形成を最小限度に抑制しながら、TPM26の温度を下げて熱現像を停止させるためのものである。
冷却チャンバ44は、TPM26が載支される冷却面46（その一部が図６に示されている）を備えることができる。この冷却部は、湾曲した第１冷却部47と相対的に真直状の第２冷却部48とを具備している。加熱されたTPM26と湾曲した第１冷却部47との接触により、TPM26は冷却される一方で湾曲させられる。この程度の湾曲によりTPM26の縦スチフネスが増大し、しわの形成が最小限度に抑制される。上記の画像記録フィルムを冷却するためには、TPM26が第１冷却部47と接触する部分の第１冷却部47の半径をおよそ3.8センチメートル（1.5インチ）とすることができる。
TPM26がオーブン12から出た直後、すなわちTPM47が望ましい滞在時間の間、現像処理温度範囲まで加熱された直後に、TPM26が第１冷却部47により湾曲させられ冷却されるということから、第１冷却部47の位置は重要である。前記の位置、湾曲、TPM26との接触時間、およびTPM26との接触により与えられる冷却速度が適正な場合、第１冷却部47は加熱され湾曲させられたTPM26を、第１冷却部47がこの重要な冷却段階の間にTPM26を湾曲させなければしわを発生させるであろう温度範囲を越えて冷却することができる。言い換えれば、冷却により生ずるしわがTPM26にもっとも形成されやすい時期にTPM26が湾曲させられることにより、それらのしわの形成が十分に抑制される。
冷却面46の形状およびTPM26の移送速度は、TPM26がまだ冷えている間に第２冷却部48と接触するように設定することができる。TPM26の最終冷却は、TPM26が真直状（または第１冷却部47と接触しているときよりも真直状）である間に行なわれるので、TPM26のカールを抑制することができる。
冷却面46との接触による冷却速度を制御するため、冷却面46は材料を組み合わせて作製することができる。各材料の熱伝導率は異なっていてもよい。例えば、冷却面46の全体を相対的に熱伝導率が高い材料（例えばアルミニウムやステンレス鋼など）で形成することができる。熱伝導率が低い材料（例えばビロードやフェルトなど）が（TPM26と前記熱伝導率が高い材料との間の層として示されている）第１冷却部47の全体または一部分を覆っていてもよい。
熱伝導率が高い材料として好ましい選択は、リジダイズド・メタルズ・コーポレーション（Rigidized Metals Corporation）（所在地:658 Ohio St.,Buffalo,NY 14203）から入手可能な、テクスチャを施された20ゲージ304ステンレス鋼である。好適なテクスチャはリジテックス（Rigitex）３−NDと呼ばれるものである。熱伝導率が低い材料として好ましい選択は、Ｊ・Ｂ・マーチン社（J.B.Martin Company,Inc.）（所在地:10 East 53rd Street,Suite 3100,New York,NY）から入手可能なビロードであり、Ｊ・Ｂ・マーチン社により、型番号（Style No.）9120のナイロンパイル／レーヨンで裏打ちされヒートシールにより被覆されたライトロックベルベットとして参照されるものである。
この構成により、TPM26がオーブン12を出るときまたはその直後に、TPM26は熱伝導率が低い材料および冷却面46の第１冷却部47と接触する。その後、TPM26は伝導率が高い材料および冷却面46の第２冷却部48と接触して冷却工程が完了する。冷却速度を、初期の冷却工程におけるTPM26の湾曲と組み合わせて適切に制御すれば、しわの発生が最小限に抑制される。第１冷却部47の半径の選択および材料の選択は、冷却されるTPM26の種類および望ましい移送速度にもとづいて変更することが可能である。
TPM26は、第１のニップローラ対49により冷却面46まで移送することができ、第２のニップローラ対50により冷却面46から移送することができる。ニップローラ49、50は、TPM26の全体またはTPM26の表面積の多くがほぼ同じ速度で移送されながら冷却面と接触するように協調させることができる。これにより、TPM26がより均一に冷却され、現像がより均一に停止させられる。
熱処理装置10は、冷却チャンバ44内で気流を発生させるための手段を具備することもできる。冷却面46を冷却するための空気の流れと、チャンバ44内およびオーブン12内で空気を除去し濾過するための空気の流れとの２つが有用である。第１の流れS1は、冷却面46の、TPM26と接する側とは反対側に向けられた大気（または冷却空気）の流れである。第１の流れS1は、熱処理装置10の外側から空気を引き込み、その空気を冷却面46へと向ける第１ファン54により発生させられる。この空気は出口を通過して熱処理装置10の外側へ出る。
第１の流れS1の流速は、TPM26の全長が均一に冷却され、また連続するTPM26が均一に冷却されるように冷却面46を冷却するのに適切なものとすることができる。この流速はTPM26を通過して流れる場合は過大なものかもしれない（それにより、しわを発生させることのあるTPM26の過度に急速な冷却をもたらすかもしれない）ので、第１の流れS1は、TPM26と直接接触しないように阻止されている。第１ファン54は、およそ0.170ないし0.283立方メートル毎分（６ないし10立方フィート毎分）の体積流量とおよそ0.9ないし2.7メートル毎秒（３ないし９フィート毎秒）の冷却面46に対する気流速度をもたらすように選択することができる。
冷却チャンバ44内の空気の第２の流れS2は、気体副産物を除くようにTPM26の近傍を流れてもよい。第２の流れS2は、オーブン入口22から濾過機構52までの熱処理装置10内を通って流れる。第２の流れS2の流量は、第２の流れS2によるTPM26の冷却がしわの問題を生じさせないように十分低くすることができる。目標体積流量は、熱処理装置10をほぼ毎分１回換気するものとすることができる。
濾過機構52は、第２ファン（図示せず）など、オーブン12から空気を吸引するための手段を具備することにより、第２の流れS2を発生させることができる。濾過機構52はまた、あるフォトサーモグラフィ用材料が熱現像される際に発生する気体副産物を処理するように設計されたフィルタ（図示せず）を具備している。このような濾過機構52の例は、米国特許第5,469,238号および係属出願中の米国特許出願第08/239,888号（3Mカンパニーに譲渡）に開示されている。
オーブン12における入口22の近傍には第３のニップローラ対56が図示されている。第３のニップローラ対56はTPM26をオーブン12内に移送するほかに、入口22を不完全に密閉する。第３のニップローラ対56とニップローラ56近傍の外壁との間の空間は、入口22内への自由な換気および／または入口22内からの自由な換気を妨げるためには十分に小さい。しかし、この空間は、濾過機構52まで流れる第２の流れS2を供給するのにちょうど十分な空気の流入を許すためには十分大きくすることができる。このようにして、入口を通ってオーブン12内に流入する気流が制御される。これは、TPM26に対する気流が制御されないことによる現像むらを防止する上で重要である。
第３のニップローラ対56は、第３のニップローラ対56近傍の外壁との嵌合を密にすることにより、オーブン入口22をより完全に密閉することができる。これにより、入口22からTPM26に拡がる気流の効果がさらに抑止される。完全な密閉により、熱処理装置10には第２の流れS2がなくなるか、またはオーブン12の別の部位における開口など、別の供給源が必要となるかのいずれかである。
別の実施例（図示せず）は、第３のニップローラ対56を取り囲んでそれらをオーブン12内のその他のローラ14、16、49と同様に加熱する加熱部材30、32を備えることができる。これによって、TPM26に伝達される熱をさらに制御することが可能になる。
本発明を、好適な実施例を参照しつつ説明してきたが、当業者には、本発明の精神および範囲から逸脱することなく形態および詳細の変更をなしうることが了解されるであろう。例えば移送経路は、図示されている水平で、ほぼ真直状のもの以外の向き（例えば、傾斜した真直状の移送経路、垂直な真直状の移送経路、アーチ状の移送経路など）をもつことができる。また、オーブン12内で用いられるローラ14、16の数はより多くても、より少なくてもよい。
さらに、他のブランケットヒータの構成を用いることもできる。例えば、３層による方式を用いてもよい。その上部層は、図示したようなアイドルブランケットヒータとすることができる。中間層は、例えば幅25.4センチメートル（10インチ）のTPM26に対する熱伝達を補償するように選択された特定の熱流速密度をもつ第１負荷ブランケットヒータとすることができる。下部層は、例えば幅50.8センチメートル（20インチ）のTPM26に対する熱伝達を補償するように選択された特定の熱流速密度をもつ第２負荷ブランケットヒータとすることができる。この２段階の機能により、熱処理装置10は、どちらのTPM26が熱処理装置10内に移送されているかに応じて第１負荷ブランケットヒータか第２負荷ブランケットヒータかのいずれかを作動させる（手動または自動の）制御が可能になる。当然ながら、幅の異なるTPM26を処理する能力を備えるように、付加的なブランケットヒータを加えることもできる。
オーブン入口22におけるエッジ検出センサなどのセンサを用いて、進入するTPM26の縁部位置を検出し、熱処理装置10内の制御装置に信号を送ることもできる。この制御装置は、この信号にもとづいてTPM26の幅を決定し適切な負荷ブランケットヒータを作動させるように設計することができる。さらに、この検出方式を、重なり合うブランケットヒータ以外の、単一のブランケットヒータなどの加熱手段とともに用いることもできる。そのような単一のブランケットヒータは、複数の、独立して制御可能な領域を具備することができ、それにより、幅の異なるTPM26を処理するため適切な領域が作動させられるかまたは通電されるようになっている。
本発明は、材料の熱処理を行なうための装置および方法に関し、より詳細には撮像材料を熱現像するための装置および方法に関する。
発明の背景
本発明は、感光性のフォトサーモグラフィ用フィルムまたは熱現像が可能なフィルムのシートを現像するための方法および装置である。感光性のフォトサーモグラフィ用フィルムは通常、ドライシルバーまたはその他の感熱材料のエマルジョンで被覆された薄いポリマー製または紙製のベースを含んでいる。このフィルムはレーザ光などの光学手段による光刺激を受けた後、熱を加えることによって現像される。
感光性の熱現像可能なシート材料の熱現像は、写真複写装置から画像記録／印刷システムにわたる多くの用途において行なわれている。高品質の印刷結果を得るには、熱現像可能な材料に対し熱エネルギーを均一に伝達することが決定的に重要である。フィルム材料への熱エネルギーの伝達は、アーティファクトを生じさせないような方法で実施すべきである。これらのアーティファクトは、表面の傷、収縮、カール、しわなどの物理的なアーティファクトであることもあり、濃度の不均一や縞などの現像に関するアーティファクトであることもある。上記のアーティファクトを克服するための多くの試みは、限られた成功しか収めていない。
米国特許第4,242,566号には、高い熱効率を示すとされている熱−圧力定着装置が記述されている。この定着装置は、少なくとも一対の第１および第２の反対向きに駆動される圧力固定給送ローラからなっており、それらのローラはそれぞれ断熱材料からなる外側層を有している。第１および第２のアイドラーローラも含まれている。第２のアイドラーローラと第１の圧力給送ローラのそれぞれとの周囲には第１の可撓性循環ベルトが配されている。第２のアイドラーローラと第２の圧力給送ローラのそれぞれとの周囲には第２の可撓性循環ベルトが配されている。これらのベルトのうち少なくとも一方は、外表面が熱伝導性材料で形成されている。第１と第２の圧力給送ローラの間には接触領域が存在し、それによって、熱現像可能な感光性シート材料が圧力を受けながら２本のベルトの間を通過することができる。未定着（未現像）の材料シートが２本のベルトの間の接触領域を通過する際、この未定着シートは材料シートの現像を定着するのに十分な熱圧力を受ける。この装置は写真複写の用途に関しては有用であるが、感光性材料が過大な圧力を受けることになる。過大な圧力によって、特にこの材料がポリエステルフィルムで構成されている場合、表面の傷やしわなどの物理的な画像アーティファクトが形成されることがある。
米国特許第3,739,143号には、感光性シート材料が加熱されている間に感光性被膜に圧力を加えることなく感光性シート材料を現像するための熱現像器が記述されている。この現像器は、回転ドラムシリンダと、電気的に加熱される金属板とを具備しており、その金属板は、シリンダを部分的に覆うとともにそこから離間されて、シート材料の厚さに対応したシート材料のための空間を形成している。シート材料は、開口により案内されて回転シリンダに巻きつけられる一方、回転シリンダを部分的に覆っている金属板により加熱される。この現像器は、紙をベースとした熱現像可能な画像を良好に現像するかもしれないが、フィルムの加熱および加圧の制御が不正確なのでポリエステルフィルムベースの材料の現像にはあまり適していない。また、ポリエステルフィルム材料が用いられる場合、経路がカールしているとカールによるアーティファクトが発生することがある。
米国特許第3,629,549号および第4,518,845号は共に、加熱部材内部に断熱ドラムが同心円状に取り付けられた現像器を開示している。コート紙やコーティングされたポリエステルフィルムなどの感光性材料シートは、ドラムと係合し加熱部材の周囲を駆動されることにより現像される。この種の現像器は、紙で被覆された感光性材料には適しているかもしれないが、エマルジョンで被覆されたポリエステルフィルムでは、フィルムがドラム表面に付着した場合に傷や密度むらのある現像など、さまざまなアーティファクトが発生しやすい。
米国特許第3,709,472号に開示されている現像装置は、加熱されたドラムを用いてフィルムストリップを現像するものである。しかし、この装置は、ソフトコートされたエマルジョン層をもつ単一シートのフィルムの現像には適していない。
米国特許第3,648,019号は、スクリーンアセンブリなど、熱質量の低い位置決め装置の両側に一対のヒータを備えた別の現像器を開示している。この現像器は携帯可能であるが、相対的に速度が遅く、商業的用途にはあまり適していない。
他のフォトサーモグラフィ用フィルム現像器は、現像中にフィルムを保持するように帯電する加熱ドラムを含んでいる。エマルジョンを保持している側のフィルム面がドラムまたは現像器の他の部品と接触しないので、上記の現像器のうちの一部のもののような付着や傷は発生しない。ただ残念ながら、現像中にフィルムをドラム上に保持するため用いられる静電装置は相対的に複雑であり、寸法の大きなフィルムシートを現像するように構成された現像器にはあまり適していない。
米国特許第5,352,863号は、フォトサーモグラフィ用フィルムの大型シートを高速かつ均一に現像できると称されるフォトサーモグラフィ用フィルム処理装置を開示している。この現像器は、フィルムの入口および出口を備えたオーブンと；フィルム入口とフィルム出口との間のフィルム移送経路に沿ってオーブン内を移動するように取り付けられた、ほぼ平坦で水平方向を向いたフィルム支持材料ベッドと；この経路沿いにフィルムを移送してオーブンを通過させるように材料ベッドを駆動するための駆動機構とからなっている。このフィルム支持材料はパッドの付いたローラの形状を備えており、熱容量が十分に低いので、フィルムがオーブン内を移送される際に、可視的なパターンが生じないフィルム現像を可能にするものと説明されている。ただ残念ながら、この装置は相対的に大型であり、また例えばしわの発生を防止するため撮像材料の熱膨張および熱収縮を統御する必要にも、撮像材料の熱現像中の対流の効果を最小化する必要にも十分には対処していない。
一般的に、また上記で参照した特許における発明の背景の項で論じられているように、現像された画像の密度は、フィルムのエマルジョンに対する高精度の、かつ均一な熱伝達に依存している。均一でない加熱によるアーティファクトにより、画像密度に現像むらが生じる場合がある。現像中のフィルムと支持構造との物理的接触が均等でない場合、フィルム表面に可視的なマークおよびパターンが発生することがある。
改善されたフォトサーモグラフィ用フィルム現像器が引き続いて必要とされていることは明らかである。特に、ポリエステル製の、エマルジョンで被覆されたフィルムの大型シートを、上記の物理的および現像に関するアーティファクトを生じさせることなく高速かつ均一に現像できる現像器が求められている。
発明の概要
本発明は、前記の従来技術では対処されなかった問題に対処する装置および方法を提供するものである。本発明のある実施例は、撮像材料における画像の熱現像のために有用な熱処理装置を含んでいる。撮像材料は、材料第１表面と材料第２表面とを備えている。この熱処理装置は、材料第１表面と接触するように配置された、回転自在の部材などの少なくとも第１および第２の手段を具備している。この熱処理装置はまた、少なくとも第１および第２の回転自在の部材に向かう第１の方向に撮像材料を移送するための手段を具備している。回転自在の部材などの少なくとも第３の手段が、材料第２表面と接触するように配置されている。少なくとも第３の手段は、撮像材料が少なくとも第１および第２の手段と少なくとも第３の手段との間を移送される際に少なくとも２回、向きを変えられるように、少なくとも第１および第２の手段に対して位置決めされている。この熱処理装置はまた、撮像材料が少なくとも第１および第２の手段と少なくとも第３の手段との間を移送される際に撮像材料を加熱するための手段を具備している。
【図面の簡単な説明】
本発明の上記の利点、構成および作用は以下の記述および添付ぬ図面からより容易に明らかとなるであろう。
図１は、本発明による熱処理装置の一実施例の側断面図である。
図２は、カバーが開かれた状態の図１に示す熱処理装置の実施例の等角図である。
図３は、図１および２に示す熱処理装置の実施例の部分側断面図である。
図４は、図１から３に示す熱処理装置の実施例の内部にある上部加熱アセンブリの等角図である。
図５は、本発明による熱処理装置の別の実施例の側断面図である。
図６は、図１および５に示す熱処理装置の内部にある冷却部材の等角図である。
好適な実施例の詳細な説明
本発明による熱処理装置10が図１から４および６に示されている。熱処理装置10は、加熱筐体またはオーブン12と、その内部にある多数の上部ローラ14と下部ローラ16とを具備することができる。
ローラ14、16は支持ロッド18を、ロッド18の外表面を取り巻く支持材料20の円筒状スリーブとともに具備することができる。ロッド18は、ローラ14、16をオーブン入口22とオーブン出口24との間の移送経路の周囲に離間した関係で配置するように、オーブン12の対向する側面に回転自在に取り付けられている。ローラ14、16は、熱処理可能な撮像材料などの熱処理可能な材料（thermally processable material）26（以下TPM26とする）と接触するように配置されている。熱処理可能な撮像材料の例には、サーモグラフィ用またはフォトサーモグラフィ用フィルム（少なくとも片面にフォトサーモグラフィ用の被膜またはエマルジョンを有するフィルム）が含まれる。「撮像材料」という用語は、医療用撮像フィルム、グラフィックアート用フィルム、データ記憶用撮像材料などを含む、画像の捕捉が可能な材料を含むものである。
加熱部材28の近傍でTPM26を駆動してオーブン12を通過させるため、ローラ14、16のうち１本以上を駆動することができる。好ましくは、TPM26がローラ14、16と接触していないときに各ローラの表面が均一に加熱されるように、TPM26と接するローラ14、16のすべてが駆動される。その結果、その表面を相対的に狭い温度範囲内に維持することが可能になる。
支持材料20は、熱質量が小さく熱伝導率が低いフォームなどの材料とすることができ、この材料は、オーブンが発生させるフィルム現像に必要な熱量に対して相対的に小さい熱量を保持するとともに伝達する。この種の材料を使用すれば、伝導による熱伝達が最小化され、放射による熱伝達が強調される。また、この熱質量が小さく熱伝導率が低い材料表面にある、TPM26と接触する欠陥は、TPM26の現像に対してほとんど、あるいは全く影響を与えない。熱質量が小さく熱伝導率が低い材料の一例は、密度が12.0kg/m3（0.75ポンド毎立方フィート）のウィルテック（Willtec）メラミンフォームであり、また支持材料20には、およそ0.30Btuインチ毎時平方フィート度（華氏）の熱伝導率（Ｋ）が用いられ、比熱は0.3Btu毎ポンド度（華氏）である。この種の材料20は、アメリカ合衆国ミネソタ州ミネアポリス（Minneapolis）のイルブルック社（Illbruck Corp.）から商業的に入手可能である。
同様の、または異なる熱特性をもつ他の種類の材料も使用可能であり、それらにはシリコーンまたはポリイミドのフォームが含まれる。熱質量および／または熱伝導率がより大きい材料を使用して、伝導による熱伝達の比率および全体的な熱伝達を増大させ、処理量を向上させることも可能である。
ある実施例では、支持材料20（メラミンフォーム）のスリーブは直径約2.54cm（１インチ）とすることができ、原料片のコアリングまたは研削によってその厚さを約0.63cm（0.25インチ）とすることにより製造可能である。その後、材料20のスリーブは鋼製のロッド18に取り付けられる。上部ローラ14の中心はほぼ3.2cm（ほぼ1.25インチ）の間隔D1をおいて配置されている。下部ローラ16に関しても同様である。
図示のように、上部ローラ14は、TPM26がローラ14、16の間を移送される際にTPM26を湾曲させるように下部ローラ16に対して配置することができる。図１および３に示すようにTPM26を湾曲させるとTPM26は複数の湾曲部をもつことになる。これらの湾曲部はそれぞれ、オーブン12を通過するTPM26の移送経路に対しほぼ垂直な湾曲軸を有している。「ほぼ垂直」とは、この軸が移送経路に対し垂直であるか、または移送経路に対し垂直に近い位置にあることを意味している。
これらの湾曲部は、図１および３に示すようにローラ14、16を配置することにより形成可能である。例えば、上部ローラ16の下側部分のうち２つ以上と接する水平線が、下部ローラ14の上側部分のうち２つ以上と接する水平線から間隔D2だけ垂直方向に離れるように、ローラ14、16を配置することができる。
TPM26を湾曲させると、TPM26の縦スチフネスが増大し、ニップローラまたはその他の圧力移送手段の必要なしに処理装置10内部でTPM26を移送および加熱することができる。したがって、この縦スチフネスによる方式によって、熱により発生するTPM26のしわが最小限度に抑制されるが、このようなしわは、ニッピング（またはその他の加圧）に関する拘束の結果として移送経路の方向または（常緑樹状に）斜方向にしばしば発生するものである。
例えば４ミル（0.01センチメートル）のポリエステルベースを有する幅45.7センチメートル（18インチ）のフォトサーモグラフィ用フィルムを現像する場合、間隔D2はおよそ0.5センチメートル（およそ0.1インチ）が効果的であることが分かっている。このようなフィルムの組成は、係属出願中の米国特許出願第08/529,982;08/530,024;08/530,066;および08/530,744号（アメリカ合衆国ミネソタ州セントポールの3Mカンパニーに譲渡）に開示されている。このフォトサーモグラフィ用フィルムは画像記録フィルムとして有用なものであり、その長さは短いシートからロール状のより長いものまでさまざまである。
しかし、７ミル（0.018センチメートル）のポリエステルベースを有する35.6センチメートル（14インチ）×43.2センチメートル（17インチ）の医療用撮像フィルムシート（例えばアメリカ合衆国ミネソタ州セントポールの3Mカンパニーから入手可能なドライビュー（DRYVIEW（登録商標））DVCまたはDVB医療用撮像フィルム）などの他の材料の処理に関しては、間隔D2を経験的に決定することができる。材料の選択に加え、他の要因も間隔D2の最適な選択に影響を与えることがあり、それらの要因には、現像される材料の幅と厚さ、処理装置内での材料の移動速度、材料に対する熱伝達速度が含まれる。
上部ローラ14は、下部ローラ16と同様、TPM26が移送経路に対しほぼ垂直な方向にほとんどまたはまったく拘束を受けることなく拡張するように、十分離間させることができる。これにより、TPM26における（移送経路の方向に対しほぼ垂直な）重大なしわの形成が最小限度に抑制される。さらに、これらのしわの抑制は、TPM26のオーブン12内での移送時に張力をかける必要なく達成することができる。これは、オーブン12を貫通することが可能なロール製品材料などの長い材料とは異なる相対的に短いTPM26を現像する場合に特に重要なことである。
４つの加熱部材28は、第１の上部加熱部材30と、第１の下部加熱部材32と、第２の上部加熱部材34と、第２の下部加熱部材36とからなるものとして示されている。加熱部材28は、第１の上部加熱部材30と接する、図４に示すブランケットヒータ37などのブランケットヒータにより加熱することができる。各ブランケットヒータ（したがって加熱部材28）の温度は、例えば、抵抗温度装置や熱電対などの制御装置および温度センサにより独立して制御することができる。加熱素子28を独立して制御することにより、オーブン12内の温度をより高精度で制御および維持することが可能になり、さらに重要なこととして、オーブン12から、移送されるTPM26に対し一定の熱流がもたらされるようになる。
熱処理装置10は、オーブン12がアイドル状態にあるとき（TPM26が移送されていないとき）、またオーブン12が負荷状態にあるとき（TPM26が移送されているとき）にオーブン12の温度を高精度で制御および維持する能力を備えている。熱処理装置10は、アイドル状態にあるときの加熱部材28の縁部からの大きな熱損失を補償し、また負荷状態にあるときの（TPM26への熱流による）加熱部材28内部における付加的な熱損失を補償する能力を備えている。
この能力を備えた熱処理装置10のある実施例は、対応する加熱部材28の表面を加熱するための２つのブランケットヒータ37を含み、一方のブランケットが他方の上にあるものとして図４に示されている。２つのブランケットヒータ37のうち第１のものは、オーブン12がアイドル状態にあるとき、および負荷状態にあるときに作動させるかまたは通電することのできるアイドル状態ヒータ37Aと見なすことができる。アイドル状態ヒータ37Aは、特定の熱流束密度により構成して、対応する加熱部材28に熱を分配することができ、それにより、より大きな熱がブランケット37Aの縁部に発生し、対応する加熱部材28の縁部に伝達されて、加熱部材28縁部からの大きな熱損失を補償するようになっている。２つのブランケットヒータのうち第２のものは、オーブン12が負荷状態にあるときに作動するかまたは通電される負荷状態ヒータ37Bと見なすことができる。負荷状態ヒータ37Bは、特定の熱流束密度をもつように構成して、対応する加熱部材28に熱を分配することができ、それにより、より大きな熱がブランケット37Bの内部に発生し、対応する加熱部材28の内部に伝達されて、TPM26へ伝達された熱を補償するようになっている。この方式のブランケットヒータは、アメリカ合衆国ミネソタ州ミネアポリス（フリドリー（Fridley））にあるミンコプロダクツ社（Minco Products,Inc.）から入手可能である。
事実上、このブランケットヒータ装置は、対応する加熱部材28の特定の部位に対し、それら特定の部位によりTPM26へ伝達される熱量と同じ熱量を伝達する。言い換えれば、この装置は、TPM26に対し伝達が行なわれた箇所に熱を加える。この結果、TPM26の処理中は加熱部材28の温度が均一に推移し、TPM26へ伝達される熱が均一になるとともに、連続するTPM26が均一に現像される。
加熱部材28は、図示のように、多数の上部および下部ローラ14、16の周縁部を取り囲むように形成することができる。囲み角Ａは、好ましくはローラの円周のうち120度から270度までである。より好ましくは、囲み角はおよそ180ないし200度であり、さらに好ましくは、囲み角はおよそ190度である。
加熱部材28がローラを取り囲む程度を設定する別の方法は、加熱フィン40、特に加熱フィン40のフィンフェース41から、隣接するローラの長軸により形成される平面までの間隔D3を選択するものである。上記で参照したローラ14、16に関して、間隔D3はおよそ0.5センチメートル（0.2インチ）であるが、より大きくすることも小さくすることもできる。
ローラ14、16に対する加熱フィン40の係合または取り囲みの形状およびそれらが近接していることにより、ローラ14、16がTPM26と接触する際、ローラ14、16の外表面の温度がより効果的に維持される。この近接した係合または取り囲みの構成により、ローラ14、16はTPM26に対しより均一に熱を伝達することになる。
この取り囲みの構成により、加熱部材28の一部は加熱フィン40として作用する。加熱フィン40はローラ14、16の間に、ローラ14、16に対し相対的に近接して嵌合する。例えば、加熱フィン40はローラ14、16と接触することなく、ローラ14、16にできるだけ近接していることが好ましい。
加熱フィン40のフィンフェース41とTPM26との間の隙間の大きさを最小化することにより、放射による熱伝達効率および（薄い空気層を介した）伝導による熱伝達効率が増大する。しかし、この隙間の大きさは、接触が望ましくない場合にTPM26との接触を防止するのに十分なものとするか、またはTPM26の前縁部が加熱フィン40に引っかかって熱処理装置10内部でTPM26を詰まらせないようにするのに十分なものとすべきである。
フィンフェース41とTPM26との間の隙間の大きさは、フィンフェース41から、フィンフェース41の直下に位置する下部ローラ16またはフィンフェース41の直上に位置する上部ローラ14の接線までの間隔D3を選択することにより間接的に設定することができる。上述の画像記録フィルムなどの４ミルポリエステルベースTPM26に関して、間隔D3は0.5センチメートル（0.2インチ）を大きく下回らないことが好ましい。他の材料に関しては、間隔D3の最小間隔は異なったものでもよい。
隙間の空気層の厚さが薄いことにより、TPM26の全体にわたり発生して流れることのある対流の効果が最小化される。これによって、TPM26に対する不安定な対流熱伝導およびフォトサーモグラフィ画像の不安定な現像が最小限度に抑制される。
TPM26が加熱フィン40近傍を移送される際に、上述のようにTPM26を湾曲させることにより、前記隙間の大きさはより安定的に維持される。TPM26を湾曲させることにより、TPM26の縦スチフネスが増大し、ローラ14、16の間を移送される際のTPM26の腰折れが防止ないし抑制される。また上述のように、この方式に必要なTPM26に対する圧力は、TPM26をフィンフェース41に対し位置決めする手段とは異なり、最低限度のものである（例えば、TPM26をはさむ必要がない）。
加熱部材28の寸法および組成は、それらの熱質量を最適化するように選択することができる。熱質量が最適な場合、加熱部材28の温度の許容可能な変動を、各加熱部材28を望ましい温度に加熱するのに必要な許容可能な時間と調和させることができる。温度変動を最小化することは、TPM26とフィンフェース41との温度差（ΔTrad）が放射熱伝達の方程式における因子となるので重要である。同様に、TPM26とTPM26近傍の加熱された空気との温度差（ΔTcond）は伝導熱伝達の方程式における重要な因子である。また、望ましい温度差（ΔTradおよびΔTcond）を維持することは、あるTPM26における均一な現像および、あるTPM26と次のTPM26との均一な現像に関して重要な要素となる。
ある長さの上述の画像記録フィルム（TPM26）を現像するため、第１の上部および下部加熱部材30、32はおよそ摂氏135度（華氏275度）まで加熱され、第２の上部および下部加熱部材34、36はおよそ摂氏127度（華氏260度）まで加熱される。これらの温度において、TPM26は１センチメートル毎秒（0.4インチ毎秒）の速度で移送することが好ましい。この速度およびこれらの温度において、第１の上部および下部加熱部材30、32の長さは、好ましくはおよそ15.2センチメートル（６インチ）とすることができ、第２の上部および下部加熱部材34、36の長さは、好ましくはおよそ15.2センチメートル（６インチ）とすることができる。
他の熱処理可能な材料を熱処理するため、これらの温度、長さ、および移送速度を必要に応じて調節することができる。同様に、熱処理装置10の処理速度を増大させるため、移送長さを大きくすることができる。
第１上部および／または第１下部加熱部材30、32を、（上記のように）第２上部および／または第２下部加熱部材34、36よりも高い温度まで加熱すると、本質的にオーブン12に２つの領域ができる。この２つの領域による構成は、熱処理装置10の処理量を増大させ設置面積を最小化する有効な方法である。
第１の領域（第１の上部および下部加熱部材30、32と、対応するローラ14、16と、それら加熱部材およびローラの近傍の加熱された空気とにより形成される第１の領域）内では、TPM26を例えばおよそ摂氏115ないし127度（華氏240ないし260度）の目標処理温度範囲まで急速に加熱するため、ある熱量がTPM26に伝達される。オーブン12を通過するTPM26の移送速度は、TPM26が第１の領域から出て第２の領域に入る際にTPMの温度が目標処理温度範囲に達しているが超えることのないように設定することができる（第１の領域内をより低速で移送されると、TPM26が目標処理温度範囲を超えて加熱される可能性がある）。
第２の領域（第２の上部および下部加熱部材34、36と、対応するローラ14、16と、それら加熱部材およびローラの近傍の加熱された空気とにより形成される第２の領域）の温度は、TPMの温度が目標滞在時間の間、目標処理温度範囲内に維持されるように設定することができる。第２の領域内での目標滞在時間は、第２の領域の長さと第２の領域を通過するTPM26の移送速度とにより決定される。
図５では、別の実施例の熱処理装置10Aが、加熱フィンの代わりにスクリーン42Aを具備しており、それによりフォトサーモグラフィ画像の現像に対する（加熱部材28Aが生じさせる）対流の効果を最小化している。スクリーン42Aは、TPM26Aの表面（例えば、エマルジョン面が下部ローラ16Aに隣接している場合はエマルジョン面）に沿った気流の流れを阻止するかまたはそらせるため下部ローラ16Aの多くの間に配置された物理的障壁である。スクリーン42Aは、上述の加熱フィン40がもたらす他の利点を必ずしも備えているわけではない。
TPM26は、オーブン10から、図１および２に示すように冷却チャンバ44内へ移送される。熱処理装置10のこの部分は、TPM26のしわの発生、TPM26のカール、および冷却によるその他の欠陥の形成を最小限度に抑制しながら、TPM26の温度を下げて熱現像を停止させるためのものである。
冷却チャンバ44は、TPM26が載支される冷却面46（その一部が図６に示されている）を備えることができる。この冷却部は、湾曲した第１冷却部47と相対的に真直状の第２冷却部48とを具備している。加熱されたTPM26と湾曲した第１冷却部47との接触により、TPM26は冷却される一方で湾曲させられる。この程度の湾曲によりTPM26の縦スチフネスが増大し、しわの形成が最小限度に抑制される。上記の画像記録フィルムを冷却するためには、TPM26が第１冷却部47と接触する部分の第１冷却部47の半径をおよそ3.8センチメートル（1.5インチ）とすることができる。
TPM26がオーブン12から出た直後、すなわちTPM47が望ましい滞在時間の間、現像処理温度範囲まで加熱された直後に、TPM26が第１冷却部47により湾曲させられ冷却されるということから、第１冷却部47の位置は重要である。前記の位置、湾曲、TPM26との接触時間、およびTPM26との接触により与えられる冷却速度が適正な場合、第１冷却部47は加熱され湾曲させられたTPM26を、第１冷却部47がこの重要な冷却段階の間にTPM26を湾曲させなければしわを発生させるであろう温度範囲を越えて冷却することができる。言い換えれば、冷却により生ずるしわがTPM26にもっとも形成されやすい時期にTPM26が湾曲させられることにより、それらのしわの形成が十分に抑制される。
冷却面46の形状およびTPM26の移送速度は、TPM26がまだ冷えている間に第２冷却部48と接触するように設定することができる。TPM26の最終冷却は、TPM26が真直状（または第１冷却部47と接触しているときよりも真直状）である間に行なわれるので、TPM26のカールを抑制することができる。
冷却面46との接触による冷却速度を制御するため、冷却面46は材料を組み合わせて作製することができる。各材料の熱伝導率は異なっていてもよい。例えば、冷却面46の全体を相対的に熱伝導率が高い材料（例えばアルミニウムやステンレス鋼など）で形成することができる。熱伝導率が低い材料（例えばビロードやフェルトなど）が（TPM26と前記熱伝導率が高い材料との間の層として示されている）第１冷却部47の全体または一部分を覆っていてもよい。
熱伝導率が高い材料として好ましい選択は、リジダイズド・メタルズ・コーポレーション（Rigidized Metals Corporation）（所在地:658 Ohio St.,Buffalo,NY 14203）から入手可能な、テクスチャを施された20ゲージ304ステンレス鋼である。好適なテクスチャはリジテックス（Rigitex）３−NDと呼ばれるものである。熱伝導率が低い材料として好ましい選択は、Ｊ・Ｂ・マーチン社（J.B.Martin Company,Inc.）（所在地:10 East 53rd Street,Suite 3100,New York,NY）から入手可能なビロードであり、Ｊ・Ｂ・マーチン社により、型番号（Style No.）9120のナイロンパイル／レーヨンで裏打ちされヒートシールにより被覆されたライトロックベルベットとして参照されるものである。
この構成により、TPM26がオーブン12を出るときまたはその直後に、TPM26は熱伝導率が低い材料および冷却面46の第１冷却部47と接触する。その後、TPM26は伝導率が高い材料および冷却面46の第２冷却部48と接触して冷却工程が完了する。冷却速度を、初期の冷却工程におけるTPM26の湾曲と組み合わせて適切に制御すれば、しわの発生が最小限に抑制される。第１冷却部47の半径の選択および材料の選択は、冷却されるTPM26の種類および望ましい移送速度にもとづいて変更することが可能である。
TPM26は、第１のニップローラ対49により冷却面46まで移送することができ、第２のニップローラ対50により冷却面46から移送することができる。ニップローラ49、50は、TPM26の全体またはTPM26の表面積の多くがほぼ同じ速度で移送されながら冷却面と接触するように協調させることができる。これにより、TPM26がより均一に冷却され、現像がより均一に停止させられる。
熱処理装置10は、冷却チャンバ44内で気流を発生させるための手段を具備することもできる。冷却面46を冷却するための空気の流れと、チャンバ44内およびオーブン12内で空気を除去し濾過するための空気の流れとの２つが有用である。第１の流れS1は、冷却面46の、TPM26と接する側とは反対側に向けられた大気（または冷却空気）の流れである。第１の流れS1は、熱処理装置10の外側から空気を引き込み、その空気を冷却面46へと向ける第１ファン54により発生させられる。この空気は出口を通過して熱処理装置10の外側へ出る。
第１の流れS1の流速は、TPM26の全長が均一に冷却され、また連続するTPM26が均一に冷却されるように冷却面46を冷却するのに適切なものとすることができる。この流速はTPM26を通過して流れる場合は過大なものかもしれない（それにより、しわを発生させることのあるTPM26の過度に急速な冷却をもたらすかもしれない）ので、第１の流れS1は、TPM26と直接接触しないように阻止されている。第１ファン54は、およそ0.170ないし0.283立方メートル毎分（６ないし10立方フィート毎分）の体積流量とおよそ0.9ないし2.7メートル毎秒（３ないし９フィート毎秒）の冷却面46に対する気流速度をもたらすように選択することができる。
冷却チャンバ44内の空気の第２の流れS2は、気体副産物を除くようにTPM26の近傍を流れてもよい。第２の流れS2は、オーブン入口22から濾過機構52までの熱処理装置10内を通って流れる。第２の流れS2の流量は、第２の流れS2によるTPM26の冷却がしわの問題を生じさせないように十分低くすることができる。目標体積流量は、熱処理装置10をほぼ毎分１回換気するものとすることができる。
濾過機構52は、第２ファン（図示せず）など、オーブン12から空気を吸引するための手段を具備することにより、第２の流れS2を発生させることができる。濾過機構52はまた、あるフォトサーモグラフィ用材料が熱現像される際に発生する気体副産物を処理するように設計されたフィルタ（図示せず）を具備している。このような濾過機構52の例は、米国特許第5,469,238号および係属出願中の米国特許出願第08/239,888号（3Mカンパニーに譲渡）に開示されている。
オーブン12における入口22の近傍には第３のニップローラ対56が図示されている。第３のニップローラ対56はTPM26をオーブン12内に移送するほかに、入口22を不完全に密閉する。第３のニップローラ対56とニップローラ56近傍の外壁との間の空間は、入口22内への自由な換気および／または入口22内からの自由な換気を妨げるためには十分に小さい。しかし、この空間は、濾過機構52まで流れる第２の流れS2を供給するのにちょうど十分な空気の流入を許すためには十分大きくすることができる。このようにして、入口を通ってオーブン12内に流入する気流が制御される。これは、TPM26に対する気流が制御されないことによる現像むらを防止する上で重要である。
第３のニップローラ対56は、第３のニップローラ対56近傍の外壁との嵌合を密にすることにより、オーブン入口22をより完全に密閉することができる。これにより、入口22からTPM26に拡がる気流の効果がさらに抑止される。完全な密閉により、熱処理装置10には第２の流れS2がなくなるか、またはオーブン12の別の部位における開口など、別の供給源が必要となるかのいずれかである。
別の実施例（図示せず）は、第３のニップローラ対56を取り囲んでそれらをオーブン12内のその他のローラ14、16、49と同様に加熱する加熱部材30、32を備えることができる。これによって、TPM26に伝達される熱をさらに制御することが可能になる。
本発明を、好適な実施例を参照しつつ説明してきたが、当業者には、本発明の精神および範囲から逸脱することなく形態および詳細の変更をなしうることが了解されるであろう。例えば移送経路は、図示されている水平で、ほぼ真直状のもの以外の向き（例えば、傾斜した真直状の移送経路、垂直な真直状の移送経路、アーチ状の移送経路など）をもつことができる。また、オーブン12内で用いられるローラ14、16の数はより多くても、より少なくてもよい。
さらに、他のブランケットヒータの構成を用いることもできる。例えば、３層による方式を用いてもよい。その上部層は、図示したようなアイドルブランケットヒータとすることができる。中間層は、例えば幅25.4センチメートル（10インチ）のTPM26に対する熱伝達を補償するように選択された特定の熱流速密度をもつ第１負荷ブランケットヒータとすることができる。下部層は、例えば幅50.8センチメートル（20インチ）のTPM26に対する熱伝達を補償するように選択された特定の熱流速密度をもつ第２負荷ブランケットヒータとすることができる。この２段階の機能により、熱処理装置10は、どちらのTPM26が熱処理装置10内に移送されているかに応じて第１負荷ブランケットヒータか第２負荷ブランケットヒータかのいずれかを作動させる（手動または自動の）制御が可能になる。当然ながら、幅の異なるTPM26を処理する能力を備えるように、付加的なブランケットヒータを加えることもできる。
オーブン入口22におけるエッジ検出センサなどのセンサを用いて、進入するTPM26の縁部位置を検出し、熱処理装置10内の制御装置に信号を送ることもできる。この制御装置は、この信号にもとづいてTPM26の幅を決定し適切な負荷ブランケットヒータを作動させるように設計することができる。さらに、この検出方式を、重なり合うブランケットヒータ以外の、単一のブランケットヒータなどの加熱手段とともに用いることもできる。そのような単一のブランケットヒータは、複数の、独立して制御可能な領域を具備することができ、それにより、幅の異なるTPM26を処理するため適切な領域が作動させられるかまたは通電されるようになっている。
Claims (12)
- 上面と下面とを有する撮像材料における熱 現像可能な画像を現像するための熱処理装置であって、
移送経路に沿って熱現像可能な画像を有する撮像材料を 移送するための移送手段と、
撮像材料を加熱するための加熱手段であって、熱現像可 能な画像を現像するために装置内において複数の加熱表 面を備えた加熱手段と、
撮像材料を多数回湾曲させて撮像材料に多数の湾曲部を形成するための湾曲手段であって、撮像材料が加熱手段 により加熱されるときに撮像材料を上記複数の加熱表面 に隣接する位置に位置決めするための湾曲手段と、を備 え、
上記湾曲手段は、上記下面に接する複数の下部ローラ と、
上記上面に接すると共に複数の下部ローラに対して位置 決めされている複数の上部ローラであって、撮像材料が 加熱表面の少なくとも一つに隣接するときに撮像材料が 少なくとも一つの第１の湾曲部を有するように該撮像材 料を湾曲させる上部ローラと、を備え、
上記複数の上部ローラと上記複数の下部ローラとは、互 いに、ずれた位置に配置されており、
隣接する上部ローラと下部ローラとは、互いに接するこ とがなく、しかも、隣接する上部ローラと下部ローラと は、撮像材料が上部ローラと下部ローラとの間に移送さ れるときに撮像材料を湾曲させるように離間しており、 これにより、撮像材料は、移送経路に対して略垂直な方 向に殆ど若しくは全く拘束を受けることなく延在するこ とができ、これを以て、撮像材料における移送経路の方 向に対して略垂直な方向における有意な皺の形成が最小 化されると共に、ニップローラ間の加圧に関係する拘束 の結果として生じ得る皺であって熱により引き起こされ る撮像材料の移送経路の方向若しくは該移送経路に対す る斜方向の皺の形成が最小化されるようにした、熱処理装置。 - 上記下部ローラの少なくとも１つと、上記 上部ローラの少なくとも１つが駆動され、当該ローラが 上記撮像材料と接することにより、撮像材料が移送され るようにした、請求項１記載の熱処理装置。
- 上記下部ローラと上記上部ローラのすべて が駆動される、請求項１記載の熱処理装置。
- 上記撮像材料は、所定長さを有しており、
撮像材料は、該撮像材料の所定長さよりも長い所定の経 路長さを有する移送部を通して移送される、請求項１記 載の熱処理装置。 - 更に、オーブンを備えており、
該オーブンは、上記下部ローラと、上記上部ローラと、 上記加熱手段とを囲んでいる、請求項１記載の熱処理装置。 - 上記下部ローラと上記上部ローラとは、上 記撮像材料が移送されるときに撮像材料が略水平になる ように位置決めされている、請求項１記載の熱処理装置。
- 更に、入り口を備えたエンクロージャであ って、上記加熱手段と、上記下部ローラと、上記上部ロ ーラとを取り囲むエンクロージャと、
上記入り口に位置する１対のニップローラであって、該 入り口を通しての空気流を最小化するべくエンクロージ ャをシールするニップローラと、を備えた、請求項１記 載の熱処理装置。 - 上記シールは不完全なシールであり、これ により、上記エンクロージャの外側からの空気の取り入 れを可能にする、請求項７記載の熱処理装置。
- 上記複数の加熱表面の少なくとも１つは、 下部加熱フィンの下部フィンフェースを備えており、
該下部加熱フィンは、上記下部ローラの２つの間に位置 決めされると共に、上記撮像材料の上記下面を放射によ り加熱するべく該下面に隣接するように位置決めされて いる、請求項１記載の熱処理装置。 - 上記複数の加熱表面の少なくとも１つ は、上部加熱フィンの上部フィンフェースを備えてお り、
該上部加熱フィンは、上記上部ローラの２つの間に位置 決めされると共に、上記撮像材料の上記上面を放射によ り加熱するべく該上面に隣接するように位置決めされて いる、請求項１記載の熱処理装置。 - 上記加熱手段は、上記上部ローラの１つ を取り囲む湾曲凹部をなすところの少なくとも１つの下 面を備える、請求項１記載の熱処理装置。
- 上記加熱手段は、上記上部ローラの１つ を取り囲む湾曲凹部をなすところの少なくとも１つの上 面を備える、請求項１記載の熱処理装置。
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