用於電記錄印表機的彩色控制系統的製作方法
2023-06-07 05:59:31 2
專利名稱：用於電記錄印表機的彩色控制系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及使用液體調色劑(toner)來控制電記錄(eletrographic)列印過程中所列印圖像的色密度的設備和方法。
背景技術：
電記錄列印工藝可使用乾燥的或液體調色劑。電記錄列印工藝可利用(a)電子照相印表機，其中添加調色劑的裝置為具有充電錶面的圓筒(drum)，以介電方式塗敷的紙或膜在該表面上通過以產生潛象，或者(b)靜電印表機，其中添加調色劑的裝置為一系列調色臺中的尖端(nib)陣列，以介電方式塗敷的紙或膜在該表面上通過以產生潛象。
為了把小塊(plot)到小塊的變化減到最低程度，電記錄列印中色密度的一致性是重要的。影響電記錄列印中的色密度有幾個變量，液體調色劑的組成是最重要的。
常規的液體調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色劑中使用，但只在調色劑顆粒由所有的這三種成分構成時才產生適當的潛象調色。
只把液體調色劑中被適當充電、著色的樹脂顆粒的有效範圍內的調色劑組成認為″有活力的(viable)″調色劑。色密度降低到可接受的範圍以外(也叫做″耗盡(depletion)″)通常發生在(a)有活力的調色劑固體的濃度變得太低；或者(b)工作濃度(strength)調色劑擴散的導電率(conductivity)變得太高。
對於工作濃度導電率引起顯象差的機理還不是很清楚。例如，5,278,615號美國專利(Landa)建議調色劑的導電率變得足夠高，從而通過″漏電″來滿足紙上的電荷。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紙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，隨著調色劑的導電率變得越來越高，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紙上的電荷，使得圖像密度得以降低。
常見的再補給(replenishment)方案把調色劑提濃物(通常大約12-15％的總固體)加到工作濃度調色劑(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來監控。
調色劑提濃物可由相對濃度適當的顏料、樹脂和電荷控制劑來組成，但商用調色劑中總存在無活力的調色劑固體。
在電記錄列印期間，把有活力的調色劑固體送出印表機系統並以比無活力的調色劑固體高得多的速率把有活力的調色劑固體運送到輥(roll)或調色臺上。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的調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，認為此調色劑是不可再補給的，必須丟棄全部的液體調色劑。
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致調色劑的耗盡和色密度的降低。由於色密度的降低可導致被接著列印的彩色所″遮蓋″，所以耗盡通常伴隨著色調偏移，從而與無活力的調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列印系統的液體調色劑的再補給方案。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色劑在兩個清晰的窗之間通過時測量液體調色劑的光透射率並把此測量值與適當的調色劑濃度相關聯來進行調色劑固體的再補給。然後根據這些光學測量值把調色劑提濃物加到工作濃度調色劑中。
4,860,924號美國專利(Simms等人)揭示了根據工作濃度調色劑的光透射率和導電率的測量來進行調色劑的再補給。分別加調色劑提濃物和電荷控制劑，據說這種方法通過重複的再補給來防止調色劑的最終耗盡。還揭示了通過攪動來防止調色劑提濃物沉澱並利用電動機驅動的攪拌器。
5,369,476號美國專利(Bowers等人)揭示了根據圖像質量的測量來進行調色劑的再補給。此外，還揭示了通過攪動來防止調色劑提濃物沉澱並利用循環泵。
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色劑中的濃度的電荷控制劑。以重複的再補給來避免電荷劑的累積。
5,442,427號美國專利(Day)揭示了通過攪動調色劑提濃物，以允許在液體調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，電荷控制劑的數量的減少允許因導電率高而必須丟棄調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色劑中的離子雜質的提純設備使調色劑循環的裝置。然後把經提純的調色劑重新加到系統中。
5,623,715號美國專利(Clark)揭示了(A)為了防止顆粒沉澱並允許更精確地把調色劑固體加到預混合料而使調色劑提濃物連續循環；(B)利用活塞泵和檢查(check)閥來精確地加上調色劑提濃物；以及(C)用於(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色劑固體的量並計算提濃物替換速率。
有幾個專利揭示了在電子照相術中從顯象區除去耗盡的液體調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)討論了使顯現的圖像及其鄰近的耗盡調色劑層通過壓料輥，以擠出耗盡的調色劑。4,623,241號美國專利(Buchan等人)描述了用於除去顯象區中的耗盡調色劑的開槽表面。英國的出版說明書2179274-A(Spence-Bate)描述了一種設備，該設備與計量泵相結合把一薄層數量精確的液體調色劑加到潛象上，從而不需要對過量的調色劑進行循環。在另一個實施例中，Spence-Bate還描述了另一種方式，從而過量的調色劑可被排出以及被循環。因此，未完成圖像的耗盡調色劑返回工作濃度調色劑槽(reservior)，不把它從系統中除去。
從圖像表面除去耗盡調色劑並以新鮮的調色劑替換的這些方法基本上類似於多通道(pass)和單通道靜電印表機中所使用的調色劑敷料器輥，諸如加裡福尼亞州Sunnyvale的Raster Graphics、加裡福尼亞州San Jose的XeroxCorporation的ColorgrafX公司、明尼蘇達州St.Paul的3M Company和日本東京的N S Calcomp Corporation銷售的靜電印表機。把耗盡的調色劑從圖像表面除去，但隨後把該調色劑與大量工作濃度調色劑混合。
有幾個專利揭示了以分批的方式從電記錄印表機中除去液體調色劑。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)中的調色劑提濃物並除去同一容器或墨盒中過量的耗盡調色劑來自動開始丟棄耗盡調色劑的步驟。
發明內容
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色劑中″無活力的″調色劑固體的累積和導電率。本發明描述了進行再補給方式的變化，從而把液體調色劑中的調色劑特性保持在可接受和恆定的水平。本發明的一個優點是能對四個主列印色藍綠色、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，以列印一千平方米或長度更長的路程。
本發明有關通過把工作濃度固體和導電率保持在所發現的範圍內，從而在列印期間保持電記錄調色劑中的有活力的調色劑，以提供如利用密度計或比色計測得的可接受的色密度範圍。
本發明與Day的專利的不同之處置於，不提純和重新使用液體調色劑。本發明允許調色劑固體和電荷控制劑的濃度比Day所揭示的處於更高的穩定狀態，從而本發明可使用市售的調色劑，而不必作修正，也不必進行經常攪動。
本發明還解決了所有的雜質(而不僅僅是無活力的調色劑固體的離子物質)在液體調色劑中累積的問題。
本發明有關一種裝置，通過基本上連續地把提濃物有時為稀釋物加到工作濃度調色劑中，並為防止導電率和無活力的調色劑固體在液體調色劑中的累積而基本上連續地除去一部分工作濃度調色劑，從而該裝置實現了基本上協調的列印色密度。
本發明還有關一種用於基本上保持電記錄印表機的液體調色劑中的色密度的系統，該系統包括用於基本上連續地把調色劑提濃物有時為稀釋物提供給印表機的裝置以及基本上連續地從印表機中排出液體調色劑送入廢液流的裝置。
與除去液體調色劑有關的專利都沒有描述基本上連續進行除去過程。
本發明的一個特點是能通過在使用液體調色劑期間保持有活力的調色劑固體來控制調色劑的色密度。
本發明的一個優點是有效地保證每個液體調色劑彩色的受控色密度，從而通過印表機使用壽命的延長和調色劑用量的增大使印表機的生產率提高。
本發明的另一個優點是利用廢物除去速率來最大限度地增加調色劑的性能和減少調色劑廢物。因而，與分批再補給方案所產生的廢物相比，預定除去的調色劑可產生較少的廢物。
結合以下附圖來描述本發明的其它特徵和優點附圖概述
圖1是通過依據本發明的印表機的液體調色劑流動的示意圖。
圖2是通過依據本發明的印表機的幾種彩色的液體調色劑流動的示意圖。
本發明的實施例圖1是本發明的一個實施例的圖，示出液體調色劑從液流Q中的提濃物流入包含適當的液體調色劑組成的容器10，所述液體調色劑包括調色劑固體(通常它本身由顏料、粘合劑和充電劑構成)和異鏈烷烴溶劑。
在容器10中，液體調色劑的適當″工作濃度″組成可以從大約0.5到大約10重量百分比的調色劑固體和從大約90到大約99.5重量百分比的溶劑。
依據本發明，市售的調色劑固體的調色劑提濃物和充電劑是適用的。用於電記錄印表機的液體調色劑的供應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調色劑、ColorGrafX HiBrite調色劑和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調色劑(它們都是由Fairfield，NJ的Specialty Toner Corp製造的)。同樣，依據本發明，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，可適用市售的調色劑而無需變動且最終不會耗盡。
希望液體調色劑的工作濃度可以從大約0.5到10重量百分比的調色劑固體(由稀釋液平衡)。
液體調色劑的工作濃度最好從大約1到大約8重量百分比的調色劑固體。
容器10有兩個進入路線，一個是用於調色劑提濃物C的12，另一條是用於任意稀釋液D的14；以及用於在工作濃度組成內起作用的液體調色劑的兩個出口。出口16是至印表機的調色臺(station)以及到介電紙或膜(來自未示出的輥或其它調色臺)上的液流路線P。出口18是到廢液容器的路線W。
在穩定狀態下，根據液體調色劑在液流P中基本上連續的流動以及液體調色劑在W中基本上連續的流動，容器10中液體調色劑的固體百分比和導電率在印表機操作期間基本上恆定。在非穩定狀態操作期間，容器10中液體調色劑的固體百分比和導電率可能變化，尤其是調色劑提濃物C的導電率不同於在同一固體百分比下測得的容器10中調色劑的導電率。
質量平衡公式I和II描述了保持容器10中的工作濃度基本上恆定的一個實施例總質量C＝P+W (I)總固體Cyi＝Px+Wyo(II)這裡C是提濃物的液流，D是稀釋液的液流，P是列印液流，W是廢棄的液流；x是至印表機的液流P中調色劑固體的質量百分比；yi和yo分別代表調色劑提濃物和廢液的液流C和W中調色劑固體的質量百分比。
或者，本發明允許在必要時加入稀釋液，這可由質量平衡公式III和IV來描述總質量C+D＝P+W (III)總固體Cyi+Dyd＝Dx+Wyo(IV)這裡C是提濃物的液流，D是稀釋液的液流，P是列印液流，W是廢棄的液流；x是至印表機的液流P中調色劑固體的質量百分比；yi、yo和yd分別代表調色劑提濃物、廢液和稀釋液(如果有的話)的液流C、W和D中調色劑固體的質量百分比。
應注意，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。
以上的質量平衡公式(I-IV)表明，必須以此速率並以足夠高的固體百分比yi來供應提濃物C(必要時的稀釋液D)，從而滿足液流P尤其是供應給所列印的圖形的固體x的質量百分比的需要。
本發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)受到印表機、所列印的圖形、列印速度、調色劑的化學性質(尤其是調色劑的彩色)以及工作濃度液體的導電率的影響。提濃物中固體的質量百分比yi以及提濃物的導電率也必然影響速率P。
一旦總固體水平達到容器10中工作濃度的穩定狀態水平，則色密度將接近穩定並維持在可接受的範圍內。
可接受的色密度範圍可因彩色、調色劑組成、印表機、被調色的媒體的不同而不同。可利用列印電壓來調節變化，以使每種彩色在該密度範圍內。然而，本發明提供了一種保持控制每種彩色的色密度值的系統。
例如，對於用於3M ScotchprintTMElectronic Imaging Media 8610和3MScotchprintTMElectronic Transfer Media 8601以及下列等等的3M ScotchprintTMElectrostatic Toners(在ScotchprintTM牌靜電印表機上處於50-55％的R.H.和21℃)，每種主列印色具有如以下表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 1.351.451.50黃 0.850.951.05藍綠 1.251.351.40絳紅 1.301.401.45對光學列印來說重要的是調節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，則也應把其它彩色調節到其各自目標密度值以上0.04。
通常，在已有技術的方法中，如果使用調色劑，則色密度將降低。列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，還必須調節每一種其它彩色，因而難於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，本發明通過把液流C保持在此速率，從而保持液流W為正，如此把與電記錄期間所建立和調節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據的列印控制器來控制液流C中所提供的提濃調色劑的量。可依據以上通過對各自圖像和印表機的實驗所建立的公式I-II或III-IV中所示的範圍來確定由列印液流P除去的調色劑的量。本領域內的技術人員可依據現在或以後開發的其它印表機的特殊需要而改變這些範圍。
對於諸如St.Paul，MN的Minnesota Mining and Manufacturing Comapny(″3M″)的ScotchprintTMModel 2000 Electrostatic Printer等市售的靜電印表機，本發明可提供意想不到的在可接受範圍內的極為協調的色密度，它們與相對於目標值所建立的色密度基本上一致。
排入液流W的液體調色劑的量可以是加到液流C中的調色劑提濃物量的固定比。或者，可允許W變化，以計入可能因工作濃度導電率或所列印的媒體類型的變化而在P和x中所產生的變化。任一種方式都可把電記錄列印系統中的電荷、調色劑固體和液體調色劑保持基本上協調的水平，從而在應用本發明的列印系統中對每一種調色劑彩色保持基本上協調的色密度。
在本發明的一個較佳實施例中，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依據如上所述P中的變化而改變。可示出流速率C(和D)影響色密度(見例子)。C的速率太高導致工作濃度調色劑過濃(固體百分比高且導電率高)，從而使圖像的色密度較低。C的速率太低或D的速率太高導致工作濃度調色劑欠濃(固體百分比低且圖像的色密度也低)。可使用導電率低於工作濃度調色劑的提濃物，以容許某些過濃的量。
圖2示出應用於諸如3M市售的ScotchprintTMModel 9510、9512或2000靜電印表機等四色列印系統的本發明。然而，本發明也有益於其中有任何數目的調色臺的印表機，尤其是諸如具有附加的第五個調色臺的ScotchprintTM2000靜電印表機等印表機。
調色劑模塊20包括分別用於固體容量為大約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，以把列印期間需要變化的瓶子數目減到最小。
計量泵31、33、35、37和39與每個調色劑儲存容器分別相連。給每種調色劑提供用於附加來自容器30的稀釋液的計量泵30A-30E。這些泵31-39控制提濃物液流C的速率，在必要時泵40A-40E控制稀釋液液流D的速率。
在印表機中設有分別與泵51、53、55、57和59相連的提濃物容器41、43、45、47和49，這些容器在調色劑模塊20不使用時提供提濃物。混合容器61、63、65、67和69分別儲存每種彩色的調色劑提濃物和稀釋液，然後利用常規的調色劑泵71、73、75、77和79把這些調色劑提濃物和稀釋液分別注入常規的顯象臺，諸如輥或調色臺(這裡分別示為81、83、85、87和89)。常規的液體調色劑收集設備和導管(tubing)裝置把未使用的液體調色劑分別返還每個混合容器61-69。
在返回每個儲存器以前，每種彩色的液體調色劑可進入分別連到泵91、93、95、97和99的導管，繼而這些泵連到公共的廢液容器100。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。或者，對於每種彩色可存在分開的廢液容器，並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。
在本發明的範圍內可以有其它的流程圖。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)使用具有2％的調色劑固體和98％的稀釋液的ScotchprintTMElectrostatic黑色液體調色劑。對於以3.05m/min進行列印的ScotchprintTM2000靜電印表機(用於固體黑色圖像的標準調色劑提濃物添加系統不工作)，確定液體調色劑使用速率P和固體質量百分比x。用於所有例子的媒體為ScotchprintTMElectrostatic Imaging Paper 8610。在這部分實驗期間不添加提濃物也不除去調色劑。因此，調色劑只通過列印而除去。液流P的速率為大約9g/min，簡單地通過稱量測試前後的工作濃度液體調色劑的瓶子並除以所經過的時間來計算該速率。
在測試開始時(使用新近混合的調色劑)以及在測試結束時--當圖像的密度降到低於可接受的值時各測一次調色劑液體濃度。使用質量平衡計算，確定被除去的固體的質量百分比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(保持固體稍高於最初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)然後，使用從以上封閉系統的部分A獲得的C和W的值來確認本發明的用途。在此開放系統測試中，使用導電率為120pMho/cm(在固體為2％時使用Scientifica Instruments of Princeton，NJ，USA的Scientifica Model 627導電率計測得)及固體濃度為12％的提濃物。
列印大約1000平方米的固體黑色圖像，同時有規律地監測所有液流的速率、工作濃度調色劑導電率和固體百分比以及所列印圖像的色密度。在測試結束時，圖像的色密度從1.48到1.44隻降低了0.04密度單位，這與所列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的封閉系統部分A的值只稍有變化。
例如，以28.Sg/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，或者近似於列印的圖形區的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，重複例1中的開放系統測試，部分B。保持所有其它受控變量恆定。列印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克或近似於4.3g/m2。
例3隻使用絳紅色調色劑和固體絳紅色圖像，如同例1的部分A進行封閉系統測試。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進行開放系統測試，以36g/min的速率來添加導電率為14pMho/cm(在固體為2％時測得)及固體濃度為12％的絳紅提濃物。列印837平方米的固體絳紅色圖像，同時有規律地監測所有液流的速率、工作濃度調色劑導電率和固體百分比以及所列印圖像的色密度。
在測試結束時，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中所使用的黑色調色劑相比，測試結束時工作濃度調色劑中的固體百分率較高可反映出這裡絳紅色調色劑中有活力的調色劑固體的量較少。該測試所累積的廢液總量為5000克或近似於6g/m2。
例4使用較高的提濃物添加速率來重複例3。以49g/min的速率來添加導電率為14pMho/cm(在固體為2％時測得)及固體濃度為12％的提濃物。列印335平方米固體絳紅色圖像，同時有規律地監測所有液流的速率、工作濃度調色劑導電率和固體百分比以及所列印圖像的色密度。在測試結束時，圖像的色密度從1.37到1.42隻變化了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，測試結束時工作濃度調色劑中的固體百分比較高也可反映出調色劑中有活力的調色劑固體的量較低。此測試所累積的廢液總量為2480克或近似於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)只使用黃色調色劑和固體黃色圖像，如同例1進行封閉系統測試。以實驗確定P和x的值分別為7和0.34。解公式I和II同時產生C和W分別為22.7和15.7g/min。
如同例1來進行開放系統測試，以21.6g/min的速率在本發明的測試中添加導電率為233pMho/cm(在固體為2％時測得)及固體濃度為12％的絳紅提濃物。列印1000平方米的固體黃色圖像，同時有規律地監測所有液流的速率、工作濃度調色劑導電率和固體百分比以及所列印圖像的色密度。
在測試結束時，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的。″藍綠色覆蓋″意味著在列印媒體上以印表機中的下一個彩色(在此情況下為藍綠色)來提供補償的不適當電荷補償。藍綠色調色劑浴(bath)實現了黃色調色劑所不能實現的效果。
觀察到的液流速率和最終濃度比封閉系統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中所使用的黑色調色劑相比，測試結束時工作濃度調色劑中的固體百分率較高可反映出這裡黃色調色劑中有活力的調色劑固體的量較少。該測試所累積的廢液總量為3600克或近似於3.6g/m2。
例6除了增大提濃物添加速率以補償例5中測試結束時工作濃度調色劑的低導電率以外，重複例5。在開放系統測試中，以23.3g/min的速率來添加導電率為217pMho/cm(在固體為2％時測得)及固體濃度為12％的提濃物。列印1172平方米的固體黃色圖像，同時有規律地監測所有液流的速率、工作濃度調色劑導電率和固體百分比以及所列印圖像的色密度。
在測試結束時，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列印表面上列印不變的彩色時，這是一個極好的結果。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中所使用的黑色調色劑相比，測試結束時工作濃度調色劑中的固體百分率較高也可再次反映出這裡黃色調色劑中有活力的調色劑固體的量較少。該測試所累積的廢液總量為4844克或近似於4.1g/m2。
例7隻使用藍綠色調色劑和固體藍綠色圖像，如同例1來進行封閉系統測試。以實驗確定P和x的值分別為9和0.2。解公式I和II同時產生C和W分別為16.3和7.3g/min。
在開放系統測試中，導電率為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。列印1000平方米的固體藍綠色圖像，同時有規律地監測所有液流的速率、工作濃度調色劑導電率和固體百分比以及所列印圖像的色密度。
在測試結束時，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生調和的色密度。觀察到的液流速率和最終濃度比封閉系統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中所使用的黑色調色劑相比，測試結束時工作濃度調色劑中的固體百分率稍高可反映出這裡藍綠色調色劑中有活力的調色劑固體的量較少。該測試所累積的廢液總量為1872克或近似於1.9g/m2。
例8本例演示了在不同於先前例子中所使用的印表機上應用本發明。在類似於例1的封閉系統測試中，在ScotchprintTM9512靜電印表機在0.76m/min的速率下以標準ScotchprintTMElectrostatic絳紅色調色劑進行列印時，確定液體調色劑的使用速率P和固體質量百分比x。標準調色劑提濃物添加系統不工作。如同例1，除了列印以外，在此實驗部分中不添加提濃物，也不除去調色劑。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於濃度為15％的提濃物，有活力的調色劑/總調色劑固體之比為大約0.75(.15X.75＝.1125)。在解這兩個公式時根據有活力的調色劑固體來預報C和W，而不預報總固體為多少。同時解這兩個公式的C和W，得到C＝3.9g/min以及W＝2.3。
在類似於例1的開放系統測試中，使用導電率為80pMho/cm(在固體為2％時測得)及固體濃度為15％的提濃物。列印2100平方米的固體絳紅色圖像，同時有規律地監測所有液流的速率、工作濃度調色劑導電率和固體百分比以及所列印圖像的色密度。在測試結束時，圖像的色密度從1.45到1.36隻下降了0.09密度單位，考慮到所列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恆定。在測試結束時測得的總固體濃度增加到相當於7.6％。然而，導電率沒有明顯增加，大概表明調色劑中的大多數固體是無活力的(然而，未進行分析)。該測試所累積的廢液總量為5040克或近似於5g/m2。
為了確認本發明的出乎意料的結果，以下歸納了例1-8(開放系統)。
表2--開放系統概要表<
為了表2中所示的四個成功的例子，因各種原因發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、調色劑導電率低導致諸如調色劑粘度差等圖像缺陷，因導電率高使得調色劑過濃而導緻密度低、提濃物沉澱以及調色劑起泡。然而，利用本發明的內容，本領域內的技術人員不需要實驗，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列印)的廣泛測試期間提供實質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，本領域內的技術人員可確定本發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，提濃物添加速率高於最佳添加速率導致工作濃度調色劑過濃，而提濃物添加速率低於最佳值可導致工作濃度調色劑的濃度過低。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，它對於較淺色填充是必要的，從而儲存器中的液體水平維持恆定。
本發明可包括從系統中消除調色劑和過渡的導電率從而保持固體、導電率和色密度基本上處於穩定狀態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於本發明中。
本發明不限於上述的實施例。
權利要求
1.一種用於基本上保持電記錄列印系統中的色密度的系統，其特徵在於所述系統包括基本上連續地把調色劑提濃物提供給印表機的裝置，以及基本上連續地從印表機中排出液體調色劑送入廢液流的裝置。
2.如權利要求1所述的系統，其特徵在於所述基本上連續提供裝置和所述基本上連續排出裝置依據以下公式進行操作C＝P+W (I)Cyi＝Px+Wyo(II)這裡C為提濃物的液流，D為稀釋液的液流，P為列印液流，W是至廢液的液流；x為至印表機的液流P中調色劑固體的質量百分比，yi和yo分別代表調色劑提濃物的液流C和廢液的液流W中調色劑固體的質量百分比。
3.如權利要求1所述的系統，其特徵在於還包括基本上連續地把稀釋液提供給印表機的裝置，其中，所述基本上連續提供裝置和所述基本上連續排出裝置依據以下公式進行操作C+D＝P+W(III)Cyi+Dyd＝Px+Wyo(IV)這裡C為提濃物的液流，D是稀釋液的液流，P為列印液流，W是至廢液的液流；x為至印表機的液流P中調色劑固體的質量百分比，yi、yo和yd分別代表調色劑提濃物的液流C、廢液的液流W和稀釋液的液流D中調色劑固體的質量百分比。
4.如權利要求1所述的系統，其特徵在於所述電記錄印表機是靜電印表機或電子照相印表機。
5.如權利要求1-4中任一項所述的系統，其特徵在於還包括用於四個主列印色藍綠色、絳紅色、黃色和黑色中的至少每一種彩色的所述兩個裝置。
6.如權利要求5所述的系統，其特徵在於所述兩個裝置用於四個主列印色及第五個臺中的每一種彩色。
7.一種在電記錄列印系統中實現液體調色劑的基本上協調的色密度的方法，其特徵在於所述方法包括(a)基本上連續地把調色劑提濃物添加到工作濃度液體調色劑中，以及(b)基本上連續地排出一部分工作濃度液體調色劑。
8.如權利要求7所述的方法，其特徵在於步驟(a)和(b)依據以下公式進行操作C＝P+W (I)Cyi＝Px+Wyo(II)這裡C為提濃物的液流，D為稀釋液的液流，P為列印液流，W是至廢液的液流；x為至印表機的液流P中調色劑固體的質量百分比，yi和yo分別代表調色劑提濃物的液流C和廢液的液流W中調色劑固體的質量百分比。
9.如權利要求8所述的方法，其特徵在於還包括基本上連續地把稀釋液提供給印表機的步驟，其中，所述基本上連續提供的裝置和所述基本上連續排出的裝置依據以下公式進行操作C+D＝P+W(III)Cyi+Dyd＝Px+Wyo(IV)這裡C為提濃物的液流，D是稀釋液的液流，P為列印液流，W是至廢液的液流；x為至印表機的液流P中調色劑固體的質量百分比，yi、yo和yd分別代表調色劑提濃物的液流C、廢液的液流W和稀釋液的液流D(如果有的話)中調色劑固體的質量百分比。
全文摘要
揭示了一種用於基本上保持電記錄列印系統的液體調色劑中的色密度的系統。該系統包括基本上連續地把調色劑提濃物提供給印表機的裝置以及基本上連續地從印表機中排出液體調色劑送入廢液流的裝置。還揭示了一種在電記錄列印系統中實現液體調色劑的基本上協調的色密度的方法。
文檔編號G03G15/11GK1254419SQ97182191
公開日2000年5月24日 申請日期1997年9月26日 優先權日1997年5月15日
發明者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