專利名稱：用于電記錄打印機的彩色控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用液體調(diào)色劑(toner)來控制電記錄(eletrographic)打印過程中所打印圖像的色密度的設(shè)備和方法。
背景技術(shù)：
液體電記錄成像系統(tǒng)包括成像基底，把顯像液加到該基底上來顯現(xiàn)潛像。成像基底可以是永久的圖像感受器(receptor)或者是臨時的圖像感受器，它可以采取筒狀、帶狀或片狀的形式。液體電記錄成像系統(tǒng)可以是把介電材料作為成像基底的靜電系統(tǒng)，或者它可采取把光感受器作為成像基底的電子照相(electrophotographic)系統(tǒng)的形式。在利用介電材料的靜電系統(tǒng)中，可用靜電觸針對介電基底進行選擇性充電來形成潛像，在電子照相系統(tǒng)中，光感受器包括例如以電暈充電裝置均勻充電的光電導(dǎo)材料?？梢噪姶泡椛涞膱D案使光感受器選擇性地放電而在光感受器上形成潛像。
多色成像系統(tǒng)可包括在成像基底上形成多個潛像的幾個成像臺。多色成像系統(tǒng)中的每個潛像由待再現(xiàn)的原始多色圖像的多個彩色分離圖像之一來表示。在形成潛像時，顯像臺把顯像液加到成像基底來顯現(xiàn)潛像。
顯像液包括載體液體和顯像劑顆粒，顯像劑顆?？砂ㄖT如染料或顏料等電荷導(dǎo)向器和著色劑。在多色成像系統(tǒng)中，多個顯像臺中的每一個把顯色適當?shù)娘@像液加到成像基底上，以形成對應(yīng)于彩色分離圖像的中間表象。干燥臺使顯像臺所加的顯像液干燥，留下顯像劑材料膜。然后，轉(zhuǎn)移臺把顯像劑材料從成像基底轉(zhuǎn)移到諸如一張紙、織物、塑料或薄膜等輸出基底，以形成可見像，成像基底可用作輸出基底，從而不必進行轉(zhuǎn)移。
顯像臺一般包括諸如顯像滾筒或帶等顯像裝置。為了示例，將描述顯像滾筒的操作。驅(qū)動機構(gòu)旋轉(zhuǎn)顯像滾筒，給顯像滾筒充以有助于滾筒與成像基底之間的電場的偏置電勢。此旋轉(zhuǎn)的被充電顯像滾筒把顯像液加到成像基底的成像區(qū)的表面，以顯現(xiàn)潛像。顯像滾筒的位置通常離開基底表面有一小段距離，從而可穿過所獲得的空隙加上一薄層的顯像液。在多色成像系統(tǒng)中，多個顯像滾筒中的每一個把彩色不同的顯像液加到成像基底來顯現(xiàn)不同的彩色分離圖像，如此重復(fù)顯像過程。
為了把小塊(plot)到小塊的變化減到最低程度，無論是靜電的還是電子照相型電記錄打印中色密度的一致性都是重要的。影響電記錄打印中的色密度有幾個變量，液體調(diào)色劑的組成是最重要的。
常規(guī)的液體調(diào)色劑包括上顏料的樹脂顆粒、異鏈烷烴(isoparaffinic)碳化氫載體液體(諸如IsoparTM)和影響電學(xué)特性的電荷控制劑。雖然顏料、樹脂和電荷控制劑每一種都在液體調(diào)色劑中使用，但只在調(diào)色劑顆粒由所有的這三種成分構(gòu)成時才產(chǎn)生適當?shù)臐撓裾{(diào)色。
只把液體調(diào)色劑中被適當充電、著色的樹脂顆粒的有效范圍內(nèi)的調(diào)色劑組成認為＂有活力的(viable)＂調(diào)色劑。色密度降低到可接受的范圍以外(也叫做＂耗盡(depletion)＂)通常發(fā)生在(a)有活力的調(diào)色劑固體的濃度變得太低；或者(b)工作濃度(strength)調(diào)色劑擴散的導(dǎo)電率(conductivity)變得太高。
對于工作濃度導(dǎo)電率引起顯像差的機理還不是很清楚。例如，5,278,615號美國專利(Landa)建議調(diào)色劑的導(dǎo)電率變得足夠高，從而通過＂漏電＂來滿足成像基底上的電荷。5,442,427號美國專利(Day)建議自由浮動的電荷控制劑和被充電而未著色的樹脂顆粒與有活力的顆粒在成像基底上的被充電位置相抗衡，使得圖像密度得以降低。此外，Day還建議，隨著調(diào)色劑的導(dǎo)電率變得越來越高，有活力的固體變得被充電到較高程度，只需要更少的有活力的固體來滿足成像襯底上的電荷，使得圖像密度得以降低。
常見的再補給(replenishment)方案把調(diào)色劑提濃物(通常大約12-15％的總固體)加到工作濃度調(diào)色劑(通常大約2-3％的總固體)，這通常由諸如光透射率等反饋機構(gòu)來監(jiān)控。
調(diào)色劑提濃物可由相對濃度適當?shù)念伭?、樹脂和電荷控制劑來組成，但商用調(diào)色劑中總存在無活力的調(diào)色劑固體。
在電記錄打印期間，以比無活力調(diào)色劑固體高得多的速率把有活力的調(diào)色劑固體運送到成像基底上。因此，包括自由電荷控制劑和被充電但未著色隨著顆粒的無活力調(diào)色劑固體最終累積到不可接受的水平，引起如上所述的耗盡。因此，認為此調(diào)色劑是不可再補給的，必須丟棄全部的液體調(diào)色劑。
在電記錄成像期間增大所加的電壓可增加圖像密度，但只能在有限的程度上補償耗盡的調(diào)色劑。目前的再補給方案最終通過以上所討論的兩種方式中的任一種導(dǎo)致調(diào)色劑的耗盡和色密度的降低。由于色密度的降低可導(dǎo)致被接著打印的彩色所＂遮蓋＂，所以耗盡通常伴隨著色調(diào)偏移，從而與無活力調(diào)色劑所引起的問題混合在一起。
有幾個專利討論了靜電或電子照相打印系統(tǒng)的液體調(diào)色劑的再補給方案。5,319,421號美國專利(West)和4,222,497號美國專利(Lloyd等人)揭示了通過在液體調(diào)色劑在兩個清晰的窗之間通過時測量液體調(diào)色劑的光透射率并把此測量值與適當?shù)恼{(diào)色劑濃度相關(guān)聯(lián)來進行調(diào)色劑固體的再補給。然后根據(jù)這些光學(xué)測量值把調(diào)色劑提濃物加到工作濃度調(diào)色劑中。
4,860,924號美國專利(Simms等人)揭示了根據(jù)工作濃度調(diào)色劑的光透射率和導(dǎo)電率的測量來進行調(diào)色劑的再補給。分別加調(diào)色劑提濃物和電荷控制劑，據(jù)說這種方法通過重復(fù)的再補給來防止調(diào)色劑的最終耗盡。還揭示了通過攪動來防止調(diào)色劑提濃物沉淀并利用電動機驅(qū)動的攪拌器。
5,369,476號美國專利(Bowers等人)揭示了根據(jù)圖像質(zhì)量的測量來進行調(diào)色劑的再補給。此外，還揭示了通過攪動來防止調(diào)色劑提濃物沉淀并利用循環(huán)泵。
5,155,001號美國專利(Landa等人)揭示了使用通過保持固-液相平衡來保持液體調(diào)色劑中的濃度的電荷控制劑。以重復(fù)的再補給來避免電荷劑的累積。
5,442,427號美國專利(Day)揭示了通過攪動調(diào)色劑提濃物，以允許在液體調(diào)色劑組成中使用濃度較低的電荷控制劑的提濃物。這種攪動保持提濃物的懸浮，電荷控制劑的數(shù)量的減少允許因?qū)щ娐矢叨仨殎G棄調(diào)色劑前進行更多次的再補給。Day和5,404,210號美國專利(也是Day的)都揭示了通過除去調(diào)色劑中的離子雜質(zhì)的提純設(shè)備使調(diào)色劑循環(huán)的裝置。然后把經(jīng)提純的調(diào)色劑重新加到系統(tǒng)中。
5,623,715號美國專利(Clark)揭示了(A)為了防止顆粒沉淀并允許更精確地把調(diào)色劑固體加到預(yù)混合料而使調(diào)色劑提濃物連續(xù)循環(huán)；(B)利用活塞泵和檢查(check)閥來精確地加上調(diào)色劑提濃物；以及(C)用于(B)的校準程序，從而使用解析平衡來稱量已成像和未成像的紙，以確定加到紙上的調(diào)色劑固體的量并計算提濃物替換速率。
有幾個專利揭示了在電子照相術(shù)中從顯像區(qū)除去耗盡的液體調(diào)色劑的各種機械裝置。3,803,025號美國專利以及3,913,524號美國專利(都是Fukushima等人)討論了使顯現(xiàn)的圖像及其鄰近的耗盡調(diào)色劑層通過壓料輥，以擠出耗盡的調(diào)色劑。4,623,241號美國專利(Buchan等人)描述了用于除去顯像區(qū)中的耗盡調(diào)色劑的開槽表面。英國的出版說明書2179274-A(Spence-Bate)描述了一種設(shè)備，該設(shè)備與計量泵相結(jié)合把一薄層數(shù)量精確的液體調(diào)色劑加到潛像上，從而不需要對過量的調(diào)色劑進行循環(huán)。在另一個實施例中，Spence-Bate還描述了另一種方式，從而過量的調(diào)色劑可被排出以及被循環(huán)。因此，未完成圖像的耗盡調(diào)色劑返回工作濃度調(diào)色劑槽(reservior)，不把它從系統(tǒng)中除去。
從圖像表面除去耗盡調(diào)色劑并以新鮮的調(diào)色劑替換的這些方法基本上類似于多通道(pass)和單通道靜電打印機中所使用的調(diào)色劑敷料器滾筒，諸如加里福尼亞州Sunnyvale的Raster Graphics、加里福尼亞州San Jose的XeroxCorporation的ColorgrafX公司、明尼蘇達州St.Paul的3M Company和日本東京的NS Calcomp Corporation銷售的靜電打印機。把耗盡的調(diào)色劑從圖像表面除去，但隨后把該調(diào)色劑與大量工作濃度調(diào)色劑混合。
有幾個專利揭示了以分批的方式從電記錄打印機中除去液體調(diào)色劑。5,396,316號美國專利(Smith)以及5,083,165號美國專利和5,208,637號美國專利(都是Landa的)描述了一種裝置，該裝置通過分配容器或墨盒(cartridge)中的調(diào)色劑提濃物并除去同一容器或墨盒中過量的耗盡調(diào)色劑來自動開始丟棄耗盡調(diào)色劑的步驟。

發(fā)明內(nèi)容
無論差的色密度所涉及的精確機理如何，很清楚的是，要避免電記錄液體調(diào)色劑中＂無活力＂調(diào)色劑固體的累積和導(dǎo)電率。本發(fā)明描述了進行再補給方式的變化，從而把液體調(diào)色劑中的調(diào)色劑特性保持在可接受和恒定的水平。本發(fā)明的一個優(yōu)點是能對四個主打印色藍綠色、絳紅色(magenta)、黃色和黑色(分別為＂CMYK＂)中的每一種提供可接受的色密度，尤其是用于長的打印路線以及三色版的彩色(process color)。
本發(fā)明有關(guān)通過把工作濃度固體和導(dǎo)電率保持在所發(fā)現(xiàn)的范圍內(nèi)，從而在打印期間保持電記錄調(diào)色劑中的有活力的調(diào)色劑，以提供如利用密度計或比色計測得的可接受的色密度范圍。
本發(fā)明與Day的專利的不同之處置于，不需要提純并重新使用液體調(diào)色劑。本發(fā)明允許調(diào)色劑固體和電荷控制劑的濃度比Day所揭示的處于更高的穩(wěn)定狀態(tài)，從而本發(fā)明可使用市售的調(diào)色劑，而不必作修正，也不必進行經(jīng)常攪動。
本發(fā)明還解決了所有的雜質(zhì)(而不僅僅是無活力調(diào)色劑固體的離子物質(zhì))在液體調(diào)色劑中累積的問題。
本發(fā)明有關(guān)一種裝置，通過基本上連續(xù)地把提濃物有時為稀釋物加到工作濃度調(diào)色劑中，并為防止導(dǎo)電率和無活力調(diào)色劑固體在液體調(diào)色劑中的累積而基本上連續(xù)地除去一部分工作濃度調(diào)色劑，從而該裝置實現(xiàn)了基本上協(xié)調(diào)的打印色密度。
本發(fā)明還有關(guān)一種用于基本上保持電記錄打印機的液體調(diào)色劑中的色密度的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括用于基本上連續(xù)地把調(diào)色劑提濃物有時為稀釋物提供給打印機的裝置以及基本上連續(xù)地從打印機中排出液體調(diào)色劑送入廢液流的裝置。
與除去液體調(diào)色劑有關(guān)的專利都沒有描述基本上連續(xù)進行除去過程。
本發(fā)明的一個特點是能通過在使用液體調(diào)色劑期間保持有活力的調(diào)色劑固體來控制調(diào)色劑的色密度。
本發(fā)明的一個優(yōu)點是有效地保證每個液體調(diào)色劑彩色的受控色密度，從而通過打印機使用壽命的延長和調(diào)色劑用量的增大使打印機的生產(chǎn)率提高。
本發(fā)明的另一個優(yōu)點是利用廢物除去速率來最大限度地增加調(diào)色劑的性能和減少調(diào)色劑廢物。因而，與分批再補給方案所產(chǎn)生的廢物相比，預(yù)定除去的調(diào)色劑可產(chǎn)生較少的廢物。
在一個實施例中，本發(fā)明提供了一種用于基本上保持電子照相打印機的液體調(diào)色劑中的色密度的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括用于基本上連續(xù)地把調(diào)色劑提濃物提供給與打印機中的調(diào)色臺相連的工作濃度容器中的液體調(diào)色劑的裝置以及基本上連續(xù)地從工作濃度容器中排出液體調(diào)色劑送入廢液流的裝置。
在另一個實施例中，本發(fā)明提供了一種使電子照相打印系統(tǒng)中的液體調(diào)色劑色密度基本上協(xié)調(diào)的方法，該方法包括基本上連續(xù)地把調(diào)色劑提濃物提供給工作濃度容器中的液體調(diào)色劑，以及基本上連續(xù)地從工作濃度容器中排出一部分液體調(diào)色劑。
附圖概述

圖1是通過依據(jù)本發(fā)明的打印機的液體調(diào)色劑流動的示意圖。
圖2是通過依據(jù)本發(fā)明的打印機的幾種彩色的液體調(diào)色劑流動的示意圖。
本發(fā)明的實施例圖1是本發(fā)明的一個實施例的圖，示出液體調(diào)色劑從液流C中的提濃物流入包含適當?shù)囊后w調(diào)色劑組成的容器10，所述液體調(diào)節(jié)劑包括調(diào)色劑固體(通常它本身由顏料、粘合劑和充電劑構(gòu)成)和異鏈烷烴溶劑。
在容器10中，液體調(diào)色劑的適當＂工作濃度＂組成可以從大約0.5到大約10重量百分比的調(diào)色劑固體和從大約90到大約99.5重量百分比的溶劑。
依據(jù)本發(fā)明，市售的調(diào)色劑固體的調(diào)色劑提濃物和充電劑是適用的。用于電記錄打印機的液體調(diào)色劑的供應(yīng)商的非限制性例子包括ScotchprintTMElectrostatic Toners(3M，St.Paul，MN)；Raster Graphics Digital Inks(RasterGraphics，Sunnyvale，CA)；Versatec Premium Color調(diào)色劑、ColorGrafX HiBrite調(diào)色劑和ColorGrafX Turbo墨水(它們都是由Xerox，San Jose，CA或Rochester，NY銷售的)；以及STC Weather Durable，STC High Saturation和STC High Speed調(diào)色劑(它們都是由Fairfield，NJ的Specialty Toner Corp制造的)。同樣，依據(jù)本發(fā)明，市售的碳化氫溶劑是適用的。碳化氫溶劑的非限制性例子包括諸如IsoparTMG、Isopar L、Isopar M和Isopar C等異烷烴鏈溶劑；和諸如NorparTM12等普通鏈烷烴，它們都是Houston，TX的Exxon Chemical Co.銷售的；以及例如由Columbus OH的Ashland Chemical Inc.銷售的礦物油(mineral spirit)。
因此，可適用市售的調(diào)色劑而無需變動且最終不會耗盡。
希望液體調(diào)色劑的工作濃度可以從大約0.5到10重量百分比的調(diào)色劑固體(由稀釋液平衡)。
液體調(diào)色劑的工作濃度最好從大約1到大約8重量百分比的調(diào)色劑固體。
容器10有兩個進入路線，一個是用于調(diào)色劑提濃物C的12，另一條是用于任意稀釋液D的14；以及用于在工作濃度組成內(nèi)起作用的液體調(diào)色劑的兩個出口。出口16是至打印機的調(diào)色臺以及到諸如紙、塑料、織物或薄膜(來自未示出的輥(roll)、帶或其它調(diào)色臺)上的液流路線P。出口18是到廢液容器的路線W。廢液流W可以直接來自于工作濃度容器?；蛘?，可通過除去調(diào)色劑臺中的廢棄液體調(diào)色劑來有效地排出廢液，從而防止工作濃度容器重新獲得廢棄液體調(diào)色劑。
在穩(wěn)定狀態(tài)下，根據(jù)液體調(diào)色劑在液流P中基本上連續(xù)的流動以及液體調(diào)色劑在W中基本上連續(xù)的流動，容器10中液體調(diào)色劑的固體百分比和導(dǎo)電率在打印機操作期間基本上恒定。在非穩(wěn)定狀態(tài)操作期間，容器10中液體調(diào)色劑的固體百分比和導(dǎo)電率可能變化，尤其是調(diào)色劑提濃物C的導(dǎo)電率不同于在同一固體百分比下測得的容器10中調(diào)色劑的導(dǎo)電率。
質(zhì)量平衡公式I和II描述了保持容器10中的工作濃度基本上恒定的一個實施例總質(zhì)量C＝P+W (I)總固體Cyi＝Px+Wyo(II)這里C是提濃物的液流，P是經(jīng)由調(diào)色劑臺的打印液流，W是廢棄的液流；x是至調(diào)色劑臺的液流P中調(diào)色劑固體的質(zhì)量百分比；yi和yo分別代表調(diào)色劑提濃物和廢液的液流C和W中調(diào)色劑固體的質(zhì)量百分比。
或者，本發(fā)明允許在必要時加入稀釋液，這可由質(zhì)量平衡公式III和IV來描述總質(zhì)量C+D＝P+W (III)總固體Cyi+Dyd＝Dx+Wyo(IV)這里C是提濃物的液流，D是至工作濃度容器的稀釋液的液流，P是經(jīng)由調(diào)色劑臺的打印液流，W是廢棄的液流；x是至調(diào)色劑臺的液流P中調(diào)色劑固體的質(zhì)量百分比；yi、yo和yd分別代表調(diào)色劑提濃物、廢液和稀釋液(如果有的話)的液流C、W和D中調(diào)色劑固體的質(zhì)量百分比。
應(yīng)注意，在沒有稀釋液D的情況下，公式III和IV分別變到公式I和II，通常在稀釋液D中不存在固體。
以上的質(zhì)量平衡公式(I-IV)表明，必須以此速率并以足夠高的固體百分比yi來供應(yīng)提濃物C(必要時的稀釋液D)，從而滿足液流P尤其是供應(yīng)給所打印的圖形的固體x的質(zhì)量百分比的需要。
本發(fā)明的一個重要方面是，速率C和D保持足夠高，從而W為一正值，即液流C和D在更大程度上滿足P(和x)。以下例子將證明，速率P和固體百分比x(繼而可控速率C、D和W)受到打印機、所打印的圖形、打印速度、調(diào)色劑的化學(xué)性質(zhì)(尤其是調(diào)色劑的彩色)以及工作濃度液體的導(dǎo)電率的影響。提濃物中固體的質(zhì)量百分比yi以及提濃物的導(dǎo)電率也必然影響速率P。
一旦總固體水平達到容器10中工作濃度的穩(wěn)定狀態(tài)水平，則色密度將接近穩(wěn)定并維持在可接受的范圍內(nèi)。
可接受的色密度范圍可因彩色、調(diào)色劑組成、打印機、被調(diào)色的媒體(感受器或輸出)的不同而不同。可利用打印電壓來調(diào)節(jié)變化，以使每種彩色在該密度范圍內(nèi)。然而，本發(fā)明提供了一種保持控制每種彩色的色密度值的系統(tǒng)。
例如，對于用于3M ScotchprintTMElectronic Imaging Media 8610和3MScotchprintTMElectronic Transfer Media 8601以及下列等等的3M ScotchprintTMElectrostatic Toners(在ScotchprintTM牌靜電打印機上處于50-55％的R.H.和21℃)，每種主打印色具有如以下表1的最小值、目標值和最大值色密度表1彩色 最小值 目標值 最大值黑 1.35 1.451.50黃 0.85 0.951.05藍綠 1.25 1.351.40絳紅 1.30 1.401.45對光學(xué)打印來說重要的是調(diào)節(jié)三種彩色以從目標色密度中反映第四個彩色的變化。例如，如果黃色的密度建立在0.99處，則也應(yīng)把其它彩色調(diào)節(jié)到其各自目標密度值以上0.04。
通常，在已有技術(shù)的方法中，如果使用調(diào)色劑，則色密度將降低。打印電壓的增加將把這種損失補充到可獲得的電壓上限或者直到偽寫(spuriouswriting)變得不可接受。通常，為了保持彩色平衡，還必須調(diào)節(jié)每一種其它彩色，因而難于在電記錄的任何重要階段保持所建立的色密度。
意想不到的是，本發(fā)明通過把液流C(或者稀釋液的液流D)保持在此速率，從而保證液流W為正，如此把與電記錄期間所建立和調(diào)節(jié)的色密度值的不一致減到最小。
由可計算分配給每種彩色的數(shù)據(jù)的打印控制器來控制液流C中所提供的提濃調(diào)色劑的量?？梢罁?jù)以上通過對各自圖像和打印機的實驗所建立的公式I-II或III-IV中所示的范圍來確定由打印液流P除去的調(diào)色劑的量。本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員可依據(jù)現(xiàn)在或以后開發(fā)的其它打印機的特殊需要而改變這些范圍。
對于諸如St.Paul，MN的Minnesota Mining and ManufacturingComapny(＂3M＂)的ScotchprintTMModel 2000 Electrostatic Printer等市售的靜電打印機，本發(fā)明可提供意想不到的在可接受范圍內(nèi)的極為協(xié)調(diào)的色密度，它們與相對于目標值所建立的色密度基本上一致。
排入液流W的液體調(diào)色劑的量可以是加到液流C中的調(diào)色劑提濃物量的固定比?；蛘?，可允許W變化，以計入可能因工作濃度導(dǎo)電率或所打印的媒體類型的變化而在P和x中所產(chǎn)生的變化。任一種方式都可把電記錄打印系統(tǒng)中的電荷、調(diào)色劑固體和液體調(diào)色劑保持基本上協(xié)調(diào)的水平，從而在應(yīng)用本發(fā)明的打印系統(tǒng)中對每一種調(diào)色劑彩色保持基本上協(xié)調(diào)的色密度。
在本發(fā)明的一個實施例中，受控的流速率是對特定提濃物(彩色、固體百分比和導(dǎo)電率)所確定的C和由特定圖像所確定的流速率D，淡色圖像的D是最高的；允許W依據(jù)如上所述P中的變化而改變。在另一個實施例中，為了簡化，可把流速率D保持在恒定的水平?？墒境隽魉俾蔆(和D)影響色密度(見例子)。C的速率太高導(dǎo)致工作濃度調(diào)色劑過濃(固體百分比高且導(dǎo)電率高)，從而使圖像的色密度較低。C的速率太低或D的速率太高導(dǎo)致工作濃度調(diào)色劑欠濃(固體百分比低且圖像的色密度也低)。可使用導(dǎo)電率低于工作濃度調(diào)色劑的提濃物，以容許某些過濃的量。
圖2示出應(yīng)用于諸如3M市售的ScotchprintTMModel 9510、9512或2000靜電打印機等四色打印系統(tǒng)的本發(fā)明。然而，本發(fā)明也有益于其中有任何數(shù)目的調(diào)色臺的打印機，尤其是諸如具有附加的第五個調(diào)色臺的ScotchprintTM2000靜電打印機等打印機。
調(diào)色劑模塊20包括分別用于固體容量為大約12％的黑、黃、藍綠及絳紅中四種彩色以及附加的第五調(diào)色劑臺的5個儲存容器21、23、25、27和29。此外，稀釋液30儲存在容器30中。儲存容器可具有任意容積，但通常的容積可以是大約5升，以把打印期間需要變化的瓶子數(shù)目減到最小。
計量泵31、33、35、37和39與每個調(diào)色劑儲存容器分別相連。給每種調(diào)色劑提供用于附加來自容器30的稀釋液的計量泵分別是30A、30B、30C、30D和30E。這些泵31-39控制提濃物液流C的速率，在必要時泵30A-30E控制稀釋液液流D的速率。
在打印機中設(shè)有分別與泵51、53、55、57和59相連的提濃物容器41、43、45、47和49，這些容器在調(diào)色劑模塊20不使用時提供提濃物?；旌先萜?1、63、65、67和69分別儲存每種彩色的調(diào)色劑提濃物和稀釋液，然后利用常規(guī)的調(diào)色劑泵71、73、75、77和79把這些調(diào)色劑提濃物和稀釋液分別注入常規(guī)的顯像臺，諸如滾筒、帶或其它調(diào)色臺(這里分別示為81、83、85、87和89)。常規(guī)的液體調(diào)色劑收集設(shè)備和導(dǎo)管(tubing)裝置把未使用的液體調(diào)色劑分別返還每個混合容器61-69。
每種彩色的液體調(diào)色劑可進入分別連到泵91、93、95、97和99的導(dǎo)管，繼而這些泵連到公共的廢液容器100，而不是返還到每個儲存器里重新使用(混合容器61、63、65和67)。這些泵91-99控制至公共廢液容器100進行處理的廢液流W的速率?；蛘撸瑢τ诿糠N彩色可存在分開的廢液容器，并允許在可能的情況下對每種彩色的廢液流W進行進一步的處理。
在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以有其它的流圖。例如，可替代稀釋液的泵組件使用控制閥。此外，可在供給液流中的其它位置(包括如圖1所示的容器10或如圖2所示的容器61-69)處混合稀釋液和提濃物。
在以下的例子中示出了進一步的實施例和變化。
例1--部分A(封閉的系統(tǒng))使用具有2％的調(diào)色劑固體和98％的稀釋液的ScotchprintTMElectrostatic黑色液體調(diào)色劑。對于以3.05m/min進行打印的ScotchprintTM2000靜電打印機(用于固體黑色圖像的標準調(diào)色劑提濃物添加系統(tǒng)不工作)，確定液體調(diào)色劑使用速率P和固體質(zhì)量百分比x。用于所有例子的媒體為ScotchprintTMElectrostatic Imaging Paper 8610。在這部分實驗期間不添加提濃物也不除去調(diào)色劑。因此，調(diào)色劑只通過打印而除去。液流P的速率為大約9g/min，簡單地通過稱量測試前后的工作濃度液體調(diào)色劑的瓶子并除以所經(jīng)過的時間來計算該速率。
在測試開始時(使用新近混合的調(diào)色劑)以及在測試結(jié)束時--當圖像的密度降到低于可接受的值時各測一次調(diào)色劑液體濃度。使用質(zhì)量平衡計算，確定被除去的固體的質(zhì)量百分比x為0.33。
使用以上P和x的值以及以下的值來應(yīng)用公式I和II(因為不使用稀釋液)yi＝0.12(12％的提濃物)，以及yo＝0.022(保持固體稍高于最初2％固體的水平)，同時解出公式I和II的C和W，獲得C＝28.3g/min和W＝19.3g/min。
例1--部分B(開放的系統(tǒng))然后，使用從以上封閉系統(tǒng)的部分A獲得的C和W的值來確認本發(fā)明的用途。在此開放系統(tǒng)測試中，使用導(dǎo)電率為120pMho/cm(在固體為2％時使用Scientifica Instruments of Princeton，NJ，USA的Scientifica Model 627導(dǎo)電率計測得)及固體濃度為12％的提濃物。
打印大約1000平方米的固體黑色圖像，同時有規(guī)律地監(jiān)測所有液流的速率、工作濃度調(diào)色劑導(dǎo)電率和固體百分比以及所打印圖像的色密度。在測試結(jié)束時，圖像的色密度從1.48到1.44只降低了0.04密度單位，這與所打印圖像的面積相比是一個非常小的下降(見以下的表2)。被觀察的液流速率和最終濃度與例1的封閉系統(tǒng)部分A的值只稍有變化。
例如，以28.5g/min而不是28.3g/min來添加提濃物C，工作濃度的固體百分比為2.3％而不是2.2％，廢液流W為21g/min而不是19.3g/min，對P所觀察到的速率為8而不是9g/min。此測試所累積的廢液總量為5040克，或者近似于打印的圖形區(qū)的5g/m2。
例2(比較)除了以低一些的速率27g/min來添加提濃物C以外，重復(fù)例1中的開放系統(tǒng)測試，部分B。保持所有其它受控變量恒定。打印250平方米的固體黑色圖像，因圖像密度從1.48降低到1.28(不可接受的水平)而停止測試。工作濃度的固體百分比為1.0％，觀察到的廢液流速率為18g/min。(見下表2)。此測試所累積的廢液總量為1080克或近似于4.3g/m2。
例3只使用絳紅色調(diào)色劑和固體絳紅色圖像，如同例1的部分A進行封閉系統(tǒng)測試。以實驗確定P和x的值分別為13和0.3。解公式I和II同時產(chǎn)生C和W分別為36.9和23.9g/min。
基本上如同例1中的部分B進行開放系統(tǒng)測試，以36g/min的速率來添加導(dǎo)電率為14pMho/cm(在固體為2％時測得)及固體濃度為12％的絳紅提濃物。打印837平方米的固體絳紅色圖像，同時有規(guī)律地監(jiān)測所有液流的速率、工作濃度調(diào)色劑導(dǎo)電率和固體百分比以及所打印圖像的色密度。
在測試結(jié)束時，圖像的色密度從1.30到1.37變化了0.07密度單位，這是一個小的但可接受的增加。觀察到的液流速率和最終濃度比封閉系統(tǒng)測試中計算得到的值有一些變化工作濃度的固體百分比為3.4％而不是2.2％，廢液流W為25g/min而不是24g/min，觀察到的P的速率為11而不是13g/min。與例1中所使用的黑色調(diào)色劑相比，測試結(jié)束時工作濃度調(diào)色劑中的固體百分率較高可反映出這里絳紅色調(diào)色劑中有活力的調(diào)色劑固體的量較少。該測試所累積的廢液總量為5000克或近似于6g/m2。
例4使用較高的提濃物添加速率來重復(fù)例3。以49g/min的速率來添加導(dǎo)電率為14pMho/cm(在固體為2％時測得)及固體濃度為12％的提濃物。打印335平方米固體絳紅色圖像，同時有規(guī)律地監(jiān)測所有液流的速率、工作濃度調(diào)色劑導(dǎo)電率和固體百分比以及所打印圖像的色密度。在測試結(jié)束時，圖像的色密度從1.37到1.42只變化了0.06密度單位，這是一個小的但可接受的增加。
增加提濃物添加速率是期望觀察到的液流速率和最終濃度比封閉系統(tǒng)測試中計算得到的值有一些變化工作濃度的固體百分比增加到3.5％，廢液流W增加到31g/min，觀察到的P的速率為11而不是13g/min。與例1相比，測試結(jié)束時工作濃度調(diào)色劑中的固體百分比較高也可反映出調(diào)色劑中有活力的調(diào)色劑固體的量較低。此測試所累積的廢液總量為2480克或近似于7.4g/m2。廢液/平方米的增加表明，雖然本例使色密度為可接受的值，但此液流速率不是最佳的。
例5(比較)只使用黃色調(diào)色劑和固體黃色圖像，如同例1進行封閉系統(tǒng)測試。以實驗確定P和x的值分別為7和0.34。解公式I和II同時產(chǎn)生C和W分別為22.7和15.7g/min。
如同例1來進行開放系統(tǒng)測試，以21.6g/min的速率在本發(fā)明的測試中添加導(dǎo)電率為233pMho/cm(在固體為2％時測得)及固體濃度為12％的絳紅提濃物。打印1000平方米的固體黃色圖像，同時有規(guī)律地監(jiān)測所有液流的速率、工作濃度調(diào)色劑導(dǎo)電率和固體百分比以及所打印圖像的色密度。
在測試結(jié)束時，圖像的色密度從1.03到0.90下降了0.13密度單位，這是通過藍綠色覆蓋來實現(xiàn)的。＂藍綠色覆蓋＂意味著在成像基底上以打印機中的下一個彩色(在此情況下為藍綠色)來提供補償?shù)牟贿m當電荷補償。藍綠色調(diào)色劑浴(bath)實現(xiàn)了黃色調(diào)色劑所不能實現(xiàn)的效果。
觀察到的液流速率和最終濃度比封閉系統(tǒng)測試中計算得到的值有一些變化工作濃度的固體百分比為3.1％而不是2.2％，廢液流W為15g/min而不是15.7g/min，觀察到的P的速率為6.6而不是7g/min。與例1中所使用的黑色調(diào)色劑相比，測試結(jié)束時工作濃度調(diào)色劑中的固體百分率較高可反映出這里黃色調(diào)色劑中有活力的調(diào)色劑固體的量較少。該測試所累積的廢液總量為3600克或近似于3.6g/m2。
例6除了增大提濃物添加速率以補償例5中測試結(jié)束時工作濃度調(diào)色劑的低導(dǎo)電率以外，重復(fù)例5。在開放系統(tǒng)測試中，以23.3g/min的速率來添加導(dǎo)電率為217pMho/cm(在固體為2％時測得)及固體濃度為12％的提濃物。打印1172平方米的固體黃色圖像，同時有規(guī)律地監(jiān)測所有液流的速率、工作濃度調(diào)色劑導(dǎo)電率和固體百分比以及所打印圖像的色密度。
在測試結(jié)束時，圖像的色密度從0.99到0.95下降了0.04密度單位，考慮使用每卷大約120米長的7卷靜電紙在媒體的整個打印表面上打印不變的彩色時，這是一個極好的結(jié)果。從增大提濃物液流的速率可期望，工作濃度的固體百分比從例5增加到3.3％，廢液流W增加到17.3g/min。觀察到的P的速率為6而不是7g/min。與例1中所使用的黑色調(diào)色劑相比，測試結(jié)束時工作濃度調(diào)色劑中的固體百分率較高也可再次反映出這里黃色調(diào)色劑中有活力的調(diào)色劑固體的量較少。該測試所累積的廢液總量為4844克或近似于4.1g/m2。
例7只使用藍綠色調(diào)色劑和固體藍綠色圖像，如同例1來進行封閉系統(tǒng)測試。以實驗確定P和x的值分別為9和0.2。解公式I和II同時產(chǎn)生C和W分別為16.3和7.3g/min。
在開放系統(tǒng)測試中，導(dǎo)電率為96pMho/cm(在固體為2％時測得)及固體濃度為12％的提濃物的速率在16.1g/min。打印1000平方米的固體藍綠色圖像，同時有規(guī)律地監(jiān)測所有液流的速率、工作濃度調(diào)色劑導(dǎo)電率和固體百分比以及所打印圖像的色密度。
在測試結(jié)束時，圖像的色密度從1.41到1.33下降了0.08密度單位，這也可出乎意料地對大面積產(chǎn)生調(diào)和的色密度。觀察到的液流速率和最終濃度比封閉系統(tǒng)測試中計算得到的值有一些變化工作濃度的固體百分比為2.9％而不是2.2％，廢液流W為7.8g/min而不是7.3g/min，觀察到的P的速率為8.3而不是9g/min。與例1中所使用的黑色調(diào)色劑相比，測試結(jié)束時工作濃度調(diào)色劑中的固體百分率稍高可反映出這里藍綠色調(diào)色劑中有活力的調(diào)色劑固體的量較少。該測試所累積的廢液總量為1872克或近似于1.9g/m2。
例8本例演示了在不同于先前例子中所使用的打印機上應(yīng)用本發(fā)明。在類似于例1的封閉系統(tǒng)測試中，在ScotchprintTM9512靜電打印機在0.76m/min的速率下以標準ScotchprintTMElectrostatic絳紅色調(diào)色劑進行打印時，確定液體調(diào)色劑的使用速率P和固體質(zhì)量百分比x。標準調(diào)色劑提濃物添加系統(tǒng)不工作。如同例1，除了打印以外，在此實驗部分中不添加提濃物，也不除去調(diào)色劑。對固體絳紅色圖像所確定的P和x分別為1.6g/min和0.26。利用以上P和x的值及以下的值來解公式I和II(不使用稀釋液)yi＝0.1125，以及yo＝0.011選擇以上的值是考慮到對于濃度為15％的提濃物，有活力的調(diào)色劑/總調(diào)色劑固體之比為大約0.75(.15X.75＝.1125)。在解這兩個公式時根據(jù)有活力的調(diào)色劑固體來預(yù)報C和W，而不預(yù)報總固體為多少。同時解這兩個公式的C和W，得到C＝3.9g/min以及W＝2.3。
在類似于例1的開放系統(tǒng)測試中，使用導(dǎo)電率為80pMho/cm(在固體為2％時測得)及固體濃度為15％的提濃物。打印2100平方米的固體絳紅色圖像，同時有規(guī)律地監(jiān)測所有液流的速率、工作濃度調(diào)色劑導(dǎo)電率和固體百分比以及所打印圖像的色密度。在測試結(jié)束時，圖像的色密度從1.45到1.36只下降了0.09密度單位，考慮到所打印的圖像面積這是一個非常小的下降(見下表2)。在此測試中，液流速率C和W通過計量泵來控制且保持恒定。在測試結(jié)束時測得的總固體濃度增加到相當于7.6％。然而，導(dǎo)電率沒有明顯增加，大概表明調(diào)色劑中的大多數(shù)固體是無活力的(然而，未進行分析)。該測試所累積的廢液總量為5040克或近似于5g/m2。
為了確認本發(fā)明的出乎意料的結(jié)果，以下歸納了例1-8(開放系統(tǒng))。
表2-開放系統(tǒng)概要表

<p>對于表2中所示的四個成功的例子，因各種原因發(fā)生了更多不成功的實驗。這些不成功的原因是，實驗期間泵的故障、調(diào)色劑導(dǎo)電率低導(dǎo)致諸如調(diào)色劑粘度差等圖像缺陷，因?qū)щ娐矢呤沟谜{(diào)色劑過濃而導(dǎo)致密度低、提濃物沉淀以及調(diào)色劑起泡。然而，利用本發(fā)明的內(nèi)容，本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員不需要實驗，就可通過在最極端情況下(即，不中斷藍綠色、絳紅色、黃色或黑色固體彩色的打印)的廣泛測試期間提供實質(zhì)上可控制且基本上不變的色密度的方式來確定解以上公式I和II的適當值。通過對每種彩色舉一個例子，本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員可確定本發(fā)明用來解決維持一種彩色的色密度及不同彩色間平衡的傳統(tǒng)問題的方式。此外，通過列舉一些我們失敗的例子作為對照例子，很明顯，提濃物添加速率高于最佳添加速率導(dǎo)致工作濃度調(diào)色劑過濃，而提濃物添加速率低于最佳值可導(dǎo)致工作濃度調(diào)色劑的濃度過低。每一個例子都不包括使用稀釋液，這是因為對填充率百分比高的圖形來說沒有必要；然而，它對于較淺色填充是必要的，從而儲存器(混合容器)中的液體水平維持恒定。
本發(fā)明可包括從系統(tǒng)中消除調(diào)色劑和過渡的導(dǎo)電率從而保持固體、導(dǎo)電率和色密度基本上處于穩(wěn)定狀態(tài)水平的各種其它方法。例如，可打算把泵、虹吸管、油繩(wicking)裝置、移動多孔帶、半透膜和類似的裝置用于本發(fā)明中。
權(quán)利要求
1.一種在電記錄打印系統(tǒng)中實現(xiàn)液體調(diào)色劑的基本上協(xié)調(diào)的色密度的方法，其特征在于所述方法包括基本上連續(xù)地把調(diào)色劑提濃物提供給工作濃度容器中的液體調(diào)色劑，以及基本上連續(xù)地從工作濃度容器中排出一部分液體調(diào)色劑。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于排出動作包括基本上連續(xù)地從與工作濃度容器相連的調(diào)色臺中排出廢棄的液體調(diào)色劑并送入廢液流中，從而防止工作濃度容器重新獲得廢棄的液體調(diào)色劑。
3.如權(quán)利要求1和2中任一種所述的方法，其特征在于提供和排出動作依據(jù)以下公式進行操作C＝P+WCyi＝Px+Wyo這里C為至工作濃度容器的提濃物的液流，P為從工作濃度容器到打印機中的調(diào)色臺的液體調(diào)色劑的液流，W是從工作濃度容器到廢液的液流；x為至工作濃度液體調(diào)色劑的液流P中調(diào)色劑固體的質(zhì)量百分比，yi和yo分別代表調(diào)色劑提濃物的液流C和廢液的液流W中調(diào)色劑固體的質(zhì)量百分比。
4.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于還包括基本上連續(xù)地把稀釋液提供給工作濃度容器，其中，提供調(diào)色劑提濃物、提供稀釋液和排出工作濃度液體調(diào)色劑的動作依據(jù)以下公式進行操作C+D＝P+WCyi+Dyd＝Px+Wyo這里C為至工作濃度容器的提濃物的液流，P為從工作濃度容器到打印機中的調(diào)色臺的液體調(diào)色劑的液流，D是至工作濃度容器的稀釋液的液流，W是從工作濃度容器到廢液的液流；x為至工作濃度液體調(diào)色劑的液流P中調(diào)色劑固體的質(zhì)量百分比，yi、yo和yd分別代表調(diào)色劑提濃物的液流C、廢液的液流W和稀釋液的液流D中調(diào)色劑固體的質(zhì)量百分比。
5.如權(quán)利要求1-4中任一項所述的方法，其特征在于還包括對四種主打印色藍綠色、絳紅色、黃色和黑色中的每一種彩色進行提供和排出動作。
6.如權(quán)利要求1-4中任一項所述的方法，其特征在于還包括對四種主打印色和第五種彩色中的每一種彩色進行提供和排出動作。
7.如權(quán)利要求4-6中任一項所述的方法，其特征在于還包括把液流D保持在基本上恒定的水平。
8.一種進行如權(quán)利要求1-7中任一項方法的系統(tǒng)。
全文摘要
一種用于基本上保持電記錄打印系統(tǒng)的液體調(diào)色劑中的色密度的系統(tǒng)和方法,基本上連續(xù)地把調(diào)色劑提濃物提供給與打印機中調(diào)色臺相連的工作濃度容器中的液體調(diào)色劑,以及基本上連續(xù)地從工作濃度容器中排出一部分液體調(diào)色劑送入廢液流。提供和排出的動作可依據(jù)以下公式進行操作:C=P+W,Cy
文檔編號G03G15/11GK1260051SQ98805092
公開日2000年7月12日 申請日期1998年5月12日 優(yōu)先權(quán)日1997年5月15日
發(fā)明者S·H·考恩, B·A·貝恩克, T·A·斯佩克哈德, O·H·艾弗森, C·J·安東, K·W·奧爾森 申請人:美國3M公司