专利名称：用于电记录打印机的彩色控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及使用液体调色剂(toner)来控制电记录(eletrographic)打印过程中所打印图像的色密度的设备和方法。
背景技术：
电记录打印工艺可使用干燥的或液体调色剂。电记录打印工艺可利用(a)电子照相打印机，其中添加调色剂的装置为具有充电表面的圆筒(drum)，以介电方式涂敷的纸或膜在该表面上通过以产生潜象，或者(b)静电打印机，其中添加调色剂的装置为一系列调色台中的尖端(nib)阵列，以介电方式涂敷的纸或膜在该表面上通过以产生潜象。
为了把小块(plot)到小块的变化减到最低程度，电记录打印中色密度的一致性是重要的。影响电记录打印中的色密度有几个变量，液体调色剂的组成是最重要的。
常规的液体调色剂包括上颜料的树脂颗粒、异链烷烃(isoparaffinic)碳化氢载体液体(诸如IsoparTM)和影响电学特性的电荷控制剂。虽然颜料、树脂和电荷控制剂每一种都在液体调色剂中使用，但只在调色剂颗粒由所有的这三种成分构成时才产生适当的潜象调色。
只把液体调色剂中被适当充电、着色的树脂颗粒的有效范围内的调色剂组成认为″有活力的(viable)″调色剂。色密度降低到可接受的范围以外(也叫做″耗尽(depletion)″)通常发生在(a)有活力的调色剂固体的浓度变得太低；或者(b)工作浓度(strength)调色剂扩散的导电率(conductivity)变得太高。
对于工作浓度导电率引起显象差的机理还不是很清楚。例如，5,278,615号美国专利(Landa)建议调色剂的导电率变得足够高，从而通过″漏电″来满足纸上的电荷。5,442,427号美国专利(Day)建议自由浮动的电荷控制剂和被充电而未着色的树脂颗粒与有活力的颗粒在纸上的被充电位置相抗衡，使得图像密度得以降低。此外，Day还建议，随着调色剂的导电率变得越来越高，有活力的固体变得被充电到较高程度，只需要更少的有活力的固体来满足纸上的电荷，使得图像密度得以降低。
常见的再补给(replenishment)方案把调色剂提浓物(通常大约12-15％的总固体)加到工作浓度调色剂(通常大约2-3％的总固体)，这通常由诸如光透射率等反馈机构来监控。
调色剂提浓物可由相对浓度适当的颜料、树脂和电荷控制剂来组成，但商用调色剂中总存在无活力的调色剂固体。
在电记录打印期间，把有活力的调色剂固体送出打印机系统并以比无活力的调色剂固体高得多的速率把有活力的调色剂固体运送到辊(roll)或调色台上。因此，包括自由电荷控制剂和被充电但未着色随着颗粒的无活力的调色剂固体最终累积到不可接受的水平，引起如上所述的耗尽。因此，认为此调色剂是不可再补给的，必须丢弃全部的液体调色剂。
在电记录成像期间增大所加的电压可增加图像密度，但只能在有限的程度上补偿耗尽的调色剂。目前的再补给方案最终通过以上所讨论的两种方式中的任一种导致调色剂的耗尽和色密度的降低。由于色密度的降低可导致被接着打印的彩色所″遮盖″，所以耗尽通常伴随着色调偏移，从而与无活力的调色剂所引起的问题混合在一起。
有几个专利讨论了静电或电子照相打印系统的液体调色剂的再补给方案。5,319,421号美国专利(West)和4,222,497号美国专利(Lloyd等人)揭示了通过在液体调色剂在两个清晰的窗之间通过时测量液体调色剂的光透射率并把此测量值与适当的调色剂浓度相关联来进行调色剂固体的再补给。然后根据这些光学测量值把调色剂提浓物加到工作浓度调色剂中。
4,860,924号美国专利(Simms等人)揭示了根据工作浓度调色剂的光透射率和导电率的测量来进行调色剂的再补给。分别加调色剂提浓物和电荷控制剂，据说这种方法通过重复的再补给来防止调色剂的最终耗尽。还揭示了通过搅动来防止调色剂提浓物沉淀并利用电动机驱动的搅拌器。
5,369,476号美国专利(Bowers等人)揭示了根据图像质量的测量来进行调色剂的再补给。此外，还揭示了通过搅动来防止调色剂提浓物沉淀并利用循环泵。
5,155,001号美国专利(Landa等人)揭示了使用通过保持固-液相平衡来保持液体调色剂中的浓度的电荷控制剂。以重复的再补给来避免电荷剂的累积。
5,442,427号美国专利(Day)揭示了通过搅动调色剂提浓物，以允许在液体调色剂组成中使用浓度较低的电荷控制剂的提浓物。这种搅动保持提浓物的悬浮，电荷控制剂的数量的减少允许因导电率高而必须丢弃调色剂前进行更多次的再补给。Day和5,404,210号美国专利(也是Day的)都揭示了通过除去调色剂中的离子杂质的提纯设备使调色剂循环的装置。然后把经提纯的调色剂重新加到系统中。
5,623,715号美国专利(Clark)揭示了(A)为了防止颗粒沉淀并允许更精确地把调色剂固体加到预混合料而使调色剂提浓物连续循环；(B)利用活塞泵和检查(check)阀来精确地加上调色剂提浓物；以及(C)用于(B)的校准程序，从而使用解析平衡来称量已成像和未成像的纸，以确定加到纸上的调色剂固体的量并计算提浓物替换速率。
有几个专利揭示了在电子照相术中从显象区除去耗尽的液体调色剂的各种机械装置。3,803,025号美国专利以及3,913,524号美国专利(都是Fukushima等人)讨论了使显现的图像及其邻近的耗尽调色剂层通过压料辊，以挤出耗尽的调色剂。4,623,241号美国专利(Buchan等人)描述了用于除去显象区中的耗尽调色剂的开槽表面。英国的出版说明书2179274-A(Spence-Bate)描述了一种设备，该设备与计量泵相结合把一薄层数量精确的液体调色剂加到潜象上，从而不需要对过量的调色剂进行循环。在另一个实施例中，Spence-Bate还描述了另一种方式，从而过量的调色剂可被排出以及被循环。因此，未完成图像的耗尽调色剂返回工作浓度调色剂槽(reservior)，不把它从系统中除去。
从图像表面除去耗尽调色剂并以新鲜的调色剂替换的这些方法基本上类似于多通道(pass)和单通道静电打印机中所使用的调色剂敷料器辊，诸如加里福尼亚州Sunnyvale的Raster Graphics、加里福尼亚州San Jose的XeroxCorporation的ColorgrafX公司、明尼苏达州St.Paul的3M Company和日本东京的N S Calcomp Corporation销售的静电打印机。把耗尽的调色剂从图像表面除去，但随后把该调色剂与大量工作浓度调色剂混合。
有几个专利揭示了以分批的方式从电记录打印机中除去液体调色剂。5,396,316号美国专利(Smith)以及5,083,165号美国专利和5,208,637号美国专利(都是Landa的)描述了一种装置，该装置通过分配容器或墨盒(cartridge)中的调色剂提浓物并除去同一容器或墨盒中过量的耗尽调色剂来自动开始丢弃耗尽调色剂的步骤。
发明内容
无论差的色密度所涉及的精确机理如何，很清楚的是，要避免电记录液体调色剂中″无活力的″调色剂固体的累积和导电率。本发明描述了进行再补给方式的变化，从而把液体调色剂中的调色剂特性保持在可接受和恒定的水平。本发明的一个优点是能对四个主打印色蓝绿色、绛红色(magenta)、黄色和黑色(分别为″CMYK″)中的每一种提供可接受的色密度，以打印一千平方米或长度更长的路程。
本发明有关通过把工作浓度固体和导电率保持在所发现的范围内，从而在打印期间保持电记录调色剂中的有活力的调色剂，以提供如利用密度计或比色计测得的可接受的色密度范围。
本发明与Day的专利的不同之处置于，不提纯和重新使用液体调色剂。本发明允许调色剂固体和电荷控制剂的浓度比Day所揭示的处于更高的稳定状态，从而本发明可使用市售的调色剂，而不必作修正，也不必进行经常搅动。
本发明还解决了所有的杂质(而不仅仅是无活力的调色剂固体的离子物质)在液体调色剂中累积的问题。
本发明有关一种装置，通过基本上连续地把提浓物有时为稀释物加到工作浓度调色剂中，并为防止导电率和无活力的调色剂固体在液体调色剂中的累积而基本上连续地除去一部分工作浓度调色剂，从而该装置实现了基本上协调的打印色密度。
本发明还有关一种用于基本上保持电记录打印机的液体调色剂中的色密度的系统，该系统包括用于基本上连续地把调色剂提浓物有时为稀释物提供给打印机的装置以及基本上连续地从打印机中排出液体调色剂送入废液流的装置。
与除去液体调色剂有关的专利都没有描述基本上连续进行除去过程。
本发明的一个特点是能通过在使用液体调色剂期间保持有活力的调色剂固体来控制调色剂的色密度。
本发明的一个优点是有效地保证每个液体调色剂彩色的受控色密度，从而通过打印机使用寿命的延长和调色剂用量的增大使打印机的生产率提高。
本发明的另一个优点是利用废物除去速率来最大限度地增加调色剂的性能和减少调色剂废物。因而，与分批再补给方案所产生的废物相比，预定除去的调色剂可产生较少的废物。
结合以下附图来描述本发明的其它特征和优点附图概述
图1是通过依据本发明的打印机的液体调色剂流动的示意图。
图2是通过依据本发明的打印机的几种彩色的液体调色剂流动的示意图。
本发明的实施例图1是本发明的一个实施例的图，示出液体调色剂从液流Q中的提浓物流入包含适当的液体调色剂组成的容器10，所述液体调色剂包括调色剂固体(通常它本身由颜料、粘合剂和充电剂构成)和异链烷烃溶剂。
在容器10中，液体调色剂的适当″工作浓度″组成可以从大约0.5到大约10重量百分比的调色剂固体和从大约90到大约99.5重量百分比的溶剂。
依据本发明，市售的调色剂固体的调色剂提浓物和充电剂是适用的。用于电记录打印机的液体调色剂的供应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调色剂、ColorGrafX HiBrite调色剂和ColorGrafX Turbo墨水(它们都是由Xerox，San Jose，CA或Rochester，NY销售的)；以及STC Weather Durable，STC High Saturation和STC High Speed调色剂(它们都是由Fairfield，NJ的Specialty Toner Corp制造的)。同样，依据本发明，市售的碳化氢溶剂是适用的。碳化氢溶剂的非限制性例子包括诸如IsoparTMG、Isopar L、Isopar M和Isopar C等异烷烃链溶剂；和诸如NorparTM12等普通链烷烃，它们都是Houston，TX的Exxon Chemical Co.销售的；以及例如由Columbus OH的Ashland Chemical Inc.销售的矿物油(mineral spirit)。
因此，可适用市售的调色剂而无需变动且最终不会耗尽。
希望液体调色剂的工作浓度可以从大约0.5到10重量百分比的调色剂固体(由稀释液平衡)。
液体调色剂的工作浓度最好从大约1到大约8重量百分比的调色剂固体。
容器10有两个进入路线，一个是用于调色剂提浓物C的12，另一条是用于任意稀释液D的14；以及用于在工作浓度组成内起作用的液体调色剂的两个出口。出口16是至打印机的调色台(station)以及到介电纸或膜(来自未示出的辊或其它调色台)上的液流路线P。出口18是到废液容器的路线W。
在稳定状态下，根据液体调色剂在液流P中基本上连续的流动以及液体调色剂在W中基本上连续的流动，容器10中液体调色剂的固体百分比和导电率在打印机操作期间基本上恒定。在非稳定状态操作期间，容器10中液体调色剂的固体百分比和导电率可能变化，尤其是调色剂提浓物C的导电率不同于在同一固体百分比下测得的容器10中调色剂的导电率。
质量平衡公式I和II描述了保持容器10中的工作浓度基本上恒定的一个实施例总质量C＝P+W (I)总固体Cyi＝Px+Wyo(II)这里C是提浓物的液流，D是稀释液的液流，P是打印液流，W是废弃的液流；x是至打印机的液流P中调色剂固体的质量百分比；yi和yo分别代表调色剂提浓物和废液的液流C和W中调色剂固体的质量百分比。
或者，本发明允许在必要时加入稀释液，这可由质量平衡公式III和IV来描述总质量C+D＝P+W (III)总固体Cyi+Dyd＝Dx+Wyo(IV)这里C是提浓物的液流，D是稀释液的液流，P是打印液流，W是废弃的液流；x是至打印机的液流P中调色剂固体的质量百分比；yi、yo和yd分别代表调色剂提浓物、废液和稀释液(如果有的话)的液流C、W和D中调色剂固体的质量百分比。
应注意，在没有稀释液D的情况下，公式III和IV分别变到公式I和II，通常在稀释液D中不存在固体。
以上的质量平衡公式(I-IV)表明，必须以此速率并以足够高的固体百分比yi来供应提浓物C(必要时的稀释液D)，从而满足液流P尤其是供应给所打印的图形的固体x的质量百分比的需要。
本发明的一个重要方面是，速率C和D保持足够高，从而W为一正值，即液流C和D在更大程度上满足P(和x)。以下例子将证明，速率P和固体百分比x(继而可控速率C、D和W)受到打印机、所打印的图形、打印速度、调色剂的化学性质(尤其是调色剂的彩色)以及工作浓度液体的导电率的影响。提浓物中固体的质量百分比yi以及提浓物的导电率也必然影响速率P。
一旦总固体水平达到容器10中工作浓度的稳定状态水平，则色密度将接近稳定并维持在可接受的范围内。
可接受的色密度范围可因彩色、调色剂组成、打印机、被调色的媒体的不同而不同。可利用打印电压来调节变化，以使每种彩色在该密度范围内。然而，本发明提供了一种保持控制每种彩色的色密度值的系统。
例如，对于用于3M ScotchprintTMElectronic Imaging Media 8610和3MScotchprintTMElectronic Transfer Media 8601以及下列等等的3M ScotchprintTMElectrostatic Toners(在ScotchprintTM牌静电打印机上处于50-55％的R.H.和21℃)，每种主打印色具有如以下表1的最小值、目标值和最大值色密度表1彩色 最小值 目标值 最大值黑 1.351.451.50黄 0.850.951.05蓝绿 1.251.351.40绛红 1.301.401.45对光学打印来说重要的是调节三种彩色以从目标色密度中反映第四个彩色的变化。例如，如果黄色的密度建立在0.99处，则也应把其它彩色调节到其各自目标密度值以上0.04。
通常，在已有技术的方法中，如果使用调色剂，则色密度将降低。打印电压的增加将把这种损失补充到可获得的电压上限或者直到伪写(spuriouswriting)变得不可接受。通常，为了保持彩色平衡，还必须调节每一种其它彩色，因而难于在电记录的任何重要阶段保持所建立的色密度。
意想不到的是，本发明通过把液流C保持在此速率，从而保持液流W为正，如此把与电记录期间所建立和调节的色密度值的不一致减到最小。
由可计算分配给每种彩色的数据的打印控制器来控制液流C中所提供的提浓调色剂的量。可依据以上通过对各自图像和打印机的实验所建立的公式I-II或III-IV中所示的范围来确定由打印液流P除去的调色剂的量。本领域内的技术人员可依据现在或以后开发的其它打印机的特殊需要而改变这些范围。
对于诸如St.Paul，MN的Minnesota Mining and Manufacturing Comapny(″3M″)的ScotchprintTMModel 2000 Electrostatic Printer等市售的静电打印机，本发明可提供意想不到的在可接受范围内的极为协调的色密度，它们与相对于目标值所建立的色密度基本上一致。
排入液流W的液体调色剂的量可以是加到液流C中的调色剂提浓物量的固定比。或者，可允许W变化，以计入可能因工作浓度导电率或所打印的媒体类型的变化而在P和x中所产生的变化。任一种方式都可把电记录打印系统中的电荷、调色剂固体和液体调色剂保持基本上协调的水平，从而在应用本发明的打印系统中对每一种调色剂彩色保持基本上协调的色密度。
在本发明的一个较佳实施例中，受控的流速率是对特定提浓物(彩色、固体百分比和导电率)所确定的C和由特定图像所确定的流速率D，淡色图像的D是最高的；允许W依据如上所述P中的变化而改变。可示出流速率C(和D)影响色密度(见例子)。C的速率太高导致工作浓度调色剂过浓(固体百分比高且导电率高)，从而使图像的色密度较低。C的速率太低或D的速率太高导致工作浓度调色剂欠浓(固体百分比低且图像的色密度也低)。可使用导电率低于工作浓度调色剂的提浓物，以容许某些过浓的量。
图2示出应用于诸如3M市售的ScotchprintTMModel 9510、9512或2000静电打印机等四色打印系统的本发明。然而，本发明也有益于其中有任何数目的调色台的打印机，尤其是诸如具有附加的第五个调色台的ScotchprintTM2000静电打印机等打印机。
调色剂模块20包括分别用于固体容量为大约12％的黑、黄、蓝绿及绛红中四种彩色以及附加的第五调色剂台的5个储存容器21、23、25、27和29。此外，稀释液30储存在容器30中。储存容器可具有任意容积，但通常的容积可以是大约5升，以把打印期间需要变化的瓶子数目减到最小。
计量泵31、33、35、37和39与每个调色剂储存容器分别相连。给每种调色剂提供用于附加来自容器30的稀释液的计量泵30A-30E。这些泵31-39控制提浓物液流C的速率，在必要时泵40A-40E控制稀释液液流D的速率。
在打印机中设有分别与泵51、53、55、57和59相连的提浓物容器41、43、45、47和49，这些容器在调色剂模块20不使用时提供提浓物。混合容器61、63、65、67和69分别储存每种彩色的调色剂提浓物和稀释液，然后利用常规的调色剂泵71、73、75、77和79把这些调色剂提浓物和稀释液分别注入常规的显象台，诸如辊或调色台(这里分别示为81、83、85、87和89)。常规的液体调色剂收集设备和导管(tubing)装置把未使用的液体调色剂分别返还每个混合容器61-69。
在返回每个储存器以前，每种彩色的液体调色剂可进入分别连到泵91、93、95、97和99的导管，继而这些泵连到公共的废液容器100。这些泵91-99控制至公共废液容器100进行处理的废液流W的速率。或者，对于每种彩色可存在分开的废液容器，并允许在可能的情况下对每种彩色的废液流W进行进一步的处理。
在本发明的范围内可以有其它的流程图。例如，可替代稀释液的泵组件使用控制阀。此外，可在供给液流中的其它位置(包括如图1所示的容器10或如图2所示的容器61-69)处混合稀释液和提浓物。
在以下的例子中示出了进一步的实施例和变化。
例1--部分A(封闭的系统)使用具有2％的调色剂固体和98％的稀释液的ScotchprintTMElectrostatic黑色液体调色剂。对于以3.05m/min进行打印的ScotchprintTM2000静电打印机(用于固体黑色图像的标准调色剂提浓物添加系统不工作)，确定液体调色剂使用速率P和固体质量百分比x。用于所有例子的媒体为ScotchprintTMElectrostatic Imaging Paper 8610。在这部分实验期间不添加提浓物也不除去调色剂。因此，调色剂只通过打印而除去。液流P的速率为大约9g/min，简单地通过称量测试前后的工作浓度液体调色剂的瓶子并除以所经过的时间来计算该速率。
在测试开始时(使用新近混合的调色剂)以及在测试结束时--当图像的密度降到低于可接受的值时各测一次调色剂液体浓度。使用质量平衡计算，确定被除去的固体的质量百分比x为0.33。
使用以上P和x的值以及以下的值来应用公式I和II(因为不使用稀释液)yi＝0.12(12％的提浓物)，以及yo＝0.022(保持固体稍高于最初2％固体的水平)，同时解出公式I和II的C和W，获得C＝28.3g/min和W＝19.3g/min。
例1--部分B(开放的系统)然后，使用从以上封闭系统的部分A获得的C和W的值来确认本发明的用途。在此开放系统测试中，使用导电率为120pMho/cm(在固体为2％时使用Scientifica Instruments of Princeton，NJ，USA的Scientifica Model 627导电率计测得)及固体浓度为12％的提浓物。
打印大约1000平方米的固体黑色图像，同时有规律地监测所有液流的速率、工作浓度调色剂导电率和固体百分比以及所打印图像的色密度。在测试结束时，图像的色密度从1.48到1.44只降低了0.04密度单位，这与所打印图像的面积相比是一个非常小的下降(见以下的表2)。被观察的液流速率和最终浓度与例1的封闭系统部分A的值只稍有变化。
例如，以28.Sg/min而不是28.3g/min来添加提浓物C，工作浓度的固体百分比为2.3％而不是2.2％，废液流W为21g/min而不是19.3g/min，对P所观察到的速率为8而不是9g/min。此测试所累积的废液总量为5040克，或者近似于打印的图形区的5g/m2。
例2(比较)除了以低一些的速率27g/min来添加提浓物C以外，重复例1中的开放系统测试，部分B。保持所有其它受控变量恒定。打印250平方米的固体黑色图像，因图像密度从1.48降低到1.28(不可接受的水平)而停止测试。工作浓度的固体百分比为1.0％，观察到的废液流速率为18g/min。(见下表2)。此测试所累积的废液总量为1080克或近似于4.3g/m2。
例3只使用绛红色调色剂和固体绛红色图像，如同例1的部分A进行封闭系统测试。以实验确定P和x的值分别为13和0.3。解公式I和II同时产生C和W分别为36.9和23.9g/min。
基本上如同例1中的部分B进行开放系统测试，以36g/min的速率来添加导电率为14pMho/cm(在固体为2％时测得)及固体浓度为12％的绛红提浓物。打印837平方米的固体绛红色图像，同时有规律地监测所有液流的速率、工作浓度调色剂导电率和固体百分比以及所打印图像的色密度。
在测试结束时，图像的色密度从1.30到1.37变化了0.07密度单位，这是一个小的但可接受的增加。观察到的液流速率和最终浓度比封闭系统测试中计算得到的值有一些变化工作浓度的固体百分比为3.4％而不是2.2％，废液流W为25g/min而不是24g/min，观察到的P的速率为11而不是13g/min。与例1中所使用的黑色调色剂相比，测试结束时工作浓度调色剂中的固体百分率较高可反映出这里绛红色调色剂中有活力的调色剂固体的量较少。该测试所累积的废液总量为5000克或近似于6g/m2。
例4使用较高的提浓物添加速率来重复例3。以49g/min的速率来添加导电率为14pMho/cm(在固体为2％时测得)及固体浓度为12％的提浓物。打印335平方米固体绛红色图像，同时有规律地监测所有液流的速率、工作浓度调色剂导电率和固体百分比以及所打印图像的色密度。在测试结束时，图像的色密度从1.37到1.42只变化了0.06密度单位，这是一个小的但可接受的增加。
增加提浓物添加速率是期望观察到的液流速率和最终浓度比封闭系统测试中计算得到的值有一些变化工作浓度的固体百分比增加到3.5％，废液流W增加到31g/min，观察到的P的速率为11而不是13g/min。与例1相比，测试结束时工作浓度调色剂中的固体百分比较高也可反映出调色剂中有活力的调色剂固体的量较低。此测试所累积的废液总量为2480克或近似于7.4g/m2。废液/平方米的增加表明，虽然本例使色密度为可接受的值，但此液流速率不是最佳的。
例5(比较)只使用黄色调色剂和固体黄色图像，如同例1进行封闭系统测试。以实验确定P和x的值分别为7和0.34。解公式I和II同时产生C和W分别为22.7和15.7g/min。
如同例1来进行开放系统测试，以21.6g/min的速率在本发明的测试中添加导电率为233pMho/cm(在固体为2％时测得)及固体浓度为12％的绛红提浓物。打印1000平方米的固体黄色图像，同时有规律地监测所有液流的速率、工作浓度调色剂导电率和固体百分比以及所打印图像的色密度。
在测试结束时，图像的色密度从1.03到0.90下降了0.13密度单位，这是通过蓝绿色覆盖来实现的。″蓝绿色覆盖″意味着在打印媒体上以打印机中的下一个彩色(在此情况下为蓝绿色)来提供补偿的不适当电荷补偿。蓝绿色调色剂浴(bath)实现了黄色调色剂所不能实现的效果。
观察到的液流速率和最终浓度比封闭系统测试中计算得到的值有一些变化工作浓度的固体百分比为3.1％而不是2.2％，废液流W为15g/min而不是15.7g/min，观察到的P的速率为6.6而不是7g/min。与例1中所使用的黑色调色剂相比，测试结束时工作浓度调色剂中的固体百分率较高可反映出这里黄色调色剂中有活力的调色剂固体的量较少。该测试所累积的废液总量为3600克或近似于3.6g/m2。
例6除了增大提浓物添加速率以补偿例5中测试结束时工作浓度调色剂的低导电率以外，重复例5。在开放系统测试中，以23.3g/min的速率来添加导电率为217pMho/cm(在固体为2％时测得)及固体浓度为12％的提浓物。打印1172平方米的固体黄色图像，同时有规律地监测所有液流的速率、工作浓度调色剂导电率和固体百分比以及所打印图像的色密度。
在测试结束时，图像的色密度从0.99到0.95下降了0.04密度单位，考虑使用每卷大约120米长的7卷静电纸在媒体的整个打印表面上打印不变的彩色时，这是一个极好的结果。从增大提浓物液流的速率可期望，工作浓度的固体百分比从例5增加到3.3％，废液流W增加到17.3g/min。观察到的P的速率为6而不是7g/min。与例1中所使用的黑色调色剂相比，测试结束时工作浓度调色剂中的固体百分率较高也可再次反映出这里黄色调色剂中有活力的调色剂固体的量较少。该测试所累积的废液总量为4844克或近似于4.1g/m2。
例7只使用蓝绿色调色剂和固体蓝绿色图像，如同例1来进行封闭系统测试。以实验确定P和x的值分别为9和0.2。解公式I和II同时产生C和W分别为16.3和7.3g/min。
在开放系统测试中，导电率为96pMho/cm(在固体为2％时测得)及固体浓度为12％的提浓物的速率在16.1g/min。打印1000平方米的固体蓝绿色图像，同时有规律地监测所有液流的速率、工作浓度调色剂导电率和固体百分比以及所打印图像的色密度。
在测试结束时，图像的色密度从1.41到1.33下降了0.08密度单位，这也可出乎意料地对大面积产生调和的色密度。观察到的液流速率和最终浓度比封闭系统测试中计算得到的值有一些变化工作浓度的固体百分比为2.9％而不是2.2％，废液流W为7.8g/min而不是7.3g/min，观察到的P的速率为8.3而不是9g/min。与例1中所使用的黑色调色剂相比，测试结束时工作浓度调色剂中的固体百分率稍高可反映出这里蓝绿色调色剂中有活力的调色剂固体的量较少。该测试所累积的废液总量为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机上应用本发明。在类似于例1的封闭系统测试中，在ScotchprintTM9512静电打印机在0.76m/min的速率下以标准ScotchprintTMElectrostatic绛红色调色剂进行打印时，确定液体调色剂的使用速率P和固体质量百分比x。标准调色剂提浓物添加系统不工作。如同例1，除了打印以外，在此实验部分中不添加提浓物，也不除去调色剂。对固体绛红色图像所确定的P和x分别为1.6g/min和0.26。利用以上P和x的值及以下的值来解公式I和II(不使用稀释液)yi＝0.1125，以及yo＝0.011选择以上的值是考虑到对于浓度为15％的提浓物，有活力的调色剂/总调色剂固体之比为大约0.75(.15X.75＝.1125)。在解这两个公式时根据有活力的调色剂固体来预报C和W，而不预报总固体为多少。同时解这两个公式的C和W，得到C＝3.9g/min以及W＝2.3。
在类似于例1的开放系统测试中，使用导电率为80pMho/cm(在固体为2％时测得)及固体浓度为15％的提浓物。打印2100平方米的固体绛红色图像，同时有规律地监测所有液流的速率、工作浓度调色剂导电率和固体百分比以及所打印图像的色密度。在测试结束时，图像的色密度从1.45到1.36只下降了0.09密度单位，考虑到所打印的图像面积这是一个非常小的下降(见下表2)。在此测试中，液流速率C和W通过计量泵来控制且保持恒定。在测试结束时测得的总固体浓度增加到相当于7.6％。然而，导电率没有明显增加，大概表明调色剂中的大多数固体是无活力的(然而，未进行分析)。该测试所累积的废液总量为5040克或近似于5g/m2。
为了确认本发明的出乎意料的结果，以下归纳了例1-8(开放系统)。
表2--开放系统概要表<
<p>为了表2中所示的四个成功的例子，因各种原因发生了更多不成功的实验。这些不成功的原因是，实验期间泵的故障、调色剂导电率低导致诸如调色剂粘度差等图像缺陷，因导电率高使得调色剂过浓而导致密度低、提浓物沉淀以及调色剂起泡。然而，利用本发明的内容，本领域内的技术人员不需要实验，就可通过在最极端情况下(即，不中断蓝绿色、绛红色、黄色或黑色固体彩色的打印)的广泛测试期间提供实质上可控制且基本上不变的色密度的方式来确定解以上公式I和II的适当值。通过对每种彩色举一个例子，本领域内的技术人员可确定本发明用来解决维持一种彩色的色密度及不同彩色间平衡的传统问题的方式。此外，通过列举一些我们失败的例子作为对照例子，很明显，提浓物添加速率高于最佳添加速率导致工作浓度调色剂过浓，而提浓物添加速率低于最佳值可导致工作浓度调色剂的浓度过低。每一个例子都不包括使用稀释液，这是因为对填充率百分比高的图形来说没有必要；然而，它对于较浅色填充是必要的，从而储存器中的液体水平维持恒定。
本发明可包括从系统中消除调色剂和过渡的导电率从而保持固体、导电率和色密度基本上处于稳定状态水平的各种其它方法。例如，可打算把泵、虹吸管、油绳(wicking)装置、移动多孔带、半透膜和类似的装置用于本发明中。
本发明不限于上述的实施例。
权利要求
1.一种用于基本上保持电记录打印系统中的色密度的系统，其特征在于所述系统包括基本上连续地把调色剂提浓物提供给打印机的装置，以及基本上连续地从打印机中排出液体调色剂送入废液流的装置。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于所述基本上连续提供装置和所述基本上连续排出装置依据以下公式进行操作C＝P+W (I)Cyi＝Px+Wyo(II)这里C为提浓物的液流，D为稀释液的液流，P为打印液流，W是至废液的液流；x为至打印机的液流P中调色剂固体的质量百分比，yi和yo分别代表调色剂提浓物的液流C和废液的液流W中调色剂固体的质量百分比。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于还包括基本上连续地把稀释液提供给打印机的装置，其中，所述基本上连续提供装置和所述基本上连续排出装置依据以下公式进行操作C+D＝P+W(III)Cyi+Dyd＝Px+Wyo(IV)这里C为提浓物的液流，D是稀释液的液流，P为打印液流，W是至废液的液流；x为至打印机的液流P中调色剂固体的质量百分比，yi、yo和yd分别代表调色剂提浓物的液流C、废液的液流W和稀释液的液流D中调色剂固体的质量百分比。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于所述电记录打印机是静电打印机或电子照相打印机。
5.如权利要求1-4中任一项所述的系统，其特征在于还包括用于四个主打印色蓝绿色、绛红色、黄色和黑色中的至少每一种彩色的所述两个装置。
6.如权利要求5所述的系统，其特征在于所述两个装置用于四个主打印色及第五个台中的每一种彩色。
7.一种在电记录打印系统中实现液体调色剂的基本上协调的色密度的方法，其特征在于所述方法包括(a)基本上连续地把调色剂提浓物添加到工作浓度液体调色剂中，以及(b)基本上连续地排出一部分工作浓度液体调色剂。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于步骤(a)和(b)依据以下公式进行操作C＝P+W (I)Cyi＝Px+Wyo(II)这里C为提浓物的液流，D为稀释液的液流，P为打印液流，W是至废液的液流；x为至打印机的液流P中调色剂固体的质量百分比，yi和yo分别代表调色剂提浓物的液流C和废液的液流W中调色剂固体的质量百分比。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于还包括基本上连续地把稀释液提供给打印机的步骤，其中，所述基本上连续提供的装置和所述基本上连续排出的装置依据以下公式进行操作C+D＝P+W(III)Cyi+Dyd＝Px+Wyo(IV)这里C为提浓物的液流，D是稀释液的液流，P为打印液流，W是至废液的液流；x为至打印机的液流P中调色剂固体的质量百分比，yi、yo和yd分别代表调色剂提浓物的液流C、废液的液流W和稀释液的液流D(如果有的话)中调色剂固体的质量百分比。
全文摘要
揭示了一种用于基本上保持电记录打印系统的液体调色剂中的色密度的系统。该系统包括基本上连续地把调色剂提浓物提供给打印机的装置以及基本上连续地从打印机中排出液体调色剂送入废液流的装置。还揭示了一种在电记录打印系统中实现液体调色剂的基本上协调的色密度的方法。
文档编号G03G15/11GK1254419SQ97182191
公开日2000年5月24日 申请日期1997年9月26日 优先权日1997年5月15日
发明者S·H·考恩, B·A·贝恩克, T·A·斯佩克哈德, O·H·艾弗森, C·J·安东, K·W·奥尔森 申请人:美国3M公司