DE69919782T2

DE69919782T2 - System zur Farbenmischung und Steuerung für ein Druckgerät

Info

Publication number: DE69919782T2
Application number: DE69919782T
Authority: DE
Inventors: Edward B. jun. Rochester Caruthers; Rochester Viturro R. Enrique
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 1998-06-08
Filing date: 1999-06-08
Publication date: 2005-01-27
Anticipated expiration: 2019-06-09
Also published as: JP2000010382A; EP0964310B1; DE69919782D1; EP0964310A3; JP4583524B2; EP0964310A2; US5899605A

Description

Die vorliegende Erfindung ist eine "Continuation-in-part" der US-Patentanmeldung, welche EP-A-0833220 entspricht.
Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Entwicklungssystem zur Erzeugung von Farbausgangsbildern in einer Druckmaschine. Das Farbmisch- und Steuersystem arbeitet durch die Messung der Farbe einer betriebsfertigen Mischung von Entwicklermaterial, welches eine Mischung von mehreren Basisfarbkomponenten und das Steuern der Konzentration der jeweiligen Basisfarbkomponenten umfasst, welche verwendet werden, um die betriebsfertige Mischung zusammenzustellen.
Hintergrund der Erfindung
Im Allgemeinen wird der Prozess des elektrostatografischen Kopierens und Druckens durch die Belichtung eines Bildes aus Licht von einem Originaleingabedokument oder einem Signal auf eine im Wesentlichen gleichförmig geladene Fotoaufnehmereinrichtung eingeleitet. Das Belichten der geladenen Fotoaufnehmereinrchtung mit einem Bild aus Licht entlädt ausgewählte Gebiete der Fotoaufnehmereinrichtung, wodurch ein elektrostatisches verborgenes Bild auf der Fotoaufnehmereinrichtung geschaffen wird, welches dem Originaleingabedokument oder dem Signal entspricht. Dieses verborgene Bild wird nachfolgend zu einem sichtbaren Bild entwickelt durch einen Prozess, bei welchem Entwicklermaterial auf der Oberfläche der Fotoaufnehmereinrichtung abgelegt wird. Typischerweise umfasst das Entwicklermaterial Trägerkörnchen mit Tonerpartikeln, welche triboelektrisch an denselben anhaften, wobei die Tonerpartikel von den Trägerkörnchen elektrostatisch zu dem verborgenen Bild angezogen werden, um ein Tonerpulverbild auf der Fotoaufnehmereinrichtung zu erzeugen. Alternativ dazu wurden flüssige Entwicklermaterialien mit pigmentierten Markierungspartikeln (oder so genannten Tonerfeststoffen) und Ladungsrichtungsgebern, welche in einer Trägerflüssigkeit dispergiert sind, verwendet, wobei das flüssige Entwicklermaterial auf das verborgene Bild angewandt wird, wobei die Markierungspartikel zu den Bildbereichen gezogen werden, um ein entwickeltes Flüssigbild auszubilden. Unabhängig vom Typ des angewandten Entwicklermaterials werden die Toner- oder Markierungspartikel des Entwicklermaterials elektrostatisch von dem verborgenen Bild angezogen, um das entwickelte Bild auszubilden und das entwickelte Bild wird nachfolgend von der Fotoaufnehmereinrichtung auf ein Kopiersubstrat übertragen entweder direkt oder über eine Zwischenübertragungseinrichtung. Einmal auf dem Kopiersubstrat abgelegt, kann das Bild dauerhaft aufgebracht werden, um ein Ausgabedokument als "Hardcopy" bereitzustellen. In einem abschließenden Schritt wird die Fotoaufnehmereinrichtung gereinigt, um jegliche Ladung und/oder restliches Entwicklermaterial von der fotoleitenden Oberfläche zu entfernen in Vorbereitung auf einen nachfolgenden bilderzeugenden Zyklus.
Der vorstehend beschriebene elektrostatografische Produktionsprozess ist gut bekannt und nützlich für so genanntes Lichtlinsenkopieren von einem Originaldokument, ebenso wie zum Drucken von elektronisch erzeugten und gespeicherten Bildern, bei denen das elektrostatische verborgene Bild über einen modulierten Laserstrahl ausgebildet wird. Analoge Prozesse sind ebenso bei anderen Druckanwendungen vorhanden, wie etwa z. B. ionografischem Drucken und Reproduktion, bei welchen Ladung in Bildkonfiguration auf einer ladungshaltenden Fläche abgelegt wird (siehe z. B. US-Patent Nr. 4,267,556 und 4,885,220 unter mehreren weiteren Patenten und Anmeldungen). Einige dieser Druckprozesse, wie etwa Systeme mit nichtlinsengeneriertem Bild arbeiten auf eine Weise, bei welcher geladene Gebiete entwickelt werden (so genannte CAD oder "Write White"-Systeme), während andere Prozesse auf eine Weise arbeiten, bei welcher entladene Gebiete entwickelt werden (so genannte DAD oder "Write Black"-Systeme). Es ist anzumerken, dass die vorliegende Erfindung für alle verschiedenen Typen von elektrostatografischen Drucksystemen anwendbar ist und es ist nicht beabsichtigt, sie durch die Art und Weise, mit welcher das Bild ausgebildet und entwickelt wird, zu beschränken.
Es ist gut bekannt, dass herkömmliche elektrostatografische Reproduktionsprozesse angepasst werden können, um Vielfarbenbilder zu erzeugen. Beispielsweise kann die geladene fotoleitende Einrichtung aufeinanderfolgend mit einer Reihe von getrennten Farbbildern belichtet werden, welche den primären Farben eines Eingangsbildes entsprechen, um eine Vielzahl von in Farben getrennten verborgenen Bildern auszubilden.
Jedes farbgetrennte Bild wird mit einem komplementären Entwicklermaterial entwickelt, welches eine primäre Farbe oder einen Farbstoff enthält, welcher das subtraktive Kompliment des farbseparierten Bildes ist, wobei jedes entwickelte farbseparierte Bild aufeinanderfolgend überlagert wird in Registrierung zueinander, um ein Vielfarbenausgangsbild zu erzeugen. Auf diese Weise wird ein Vielfarbenbild aus Mustern von unterschiedlichen primären Farben oder deren subtraktiven Komplimenten erzeugt, welche durch das Auge zusammengemischt werden, um eine visuelle Wahrnehmung des Farbbildes zu erzeugen.
Diese Prozedur, Farbbilder zu trennen und zu überlagern, erzeugt Bilder mit so genannten "Prozessfarben", wobei jedes getrennte Farbbild eine Anordnung von Bildelementen oder Pixeln umfasst, welche einem, mit Tonerpartikeln einer bestimmten Farbe zu entwickelnden Punkt, entsprechen. Das Vielfarbenbild ist ein Mosaik von unterschiedlichen Farbbildelementen, wobei die Farbtrennungen in der Form von Halbtonpunkten gelegt werden. Beim Verarbeiten eines Halbtonbildes können die Punktdichten von jeder der Farbkomponenten, welche das Vielfarbenbild aufbauen, geändert werden, um einen großen Variationsbereich von Farbnuancierungen und Schattierungen zu erzeugen. Beispielsweise können hellere Farbtöne erzeugt werden durch Reduzierung der Punktdichten derart, dass ein größerer Anteil von Weiß von der Seitenoberfläche unbedeckt bleibt, um Licht zu dem Auge zu reflektieren. In ähnlicher Weise können dunklere Schattierungen erzeugt werden durch Erhöhung der Punktdichten. Dieses Verfahren zum Erzeugen von Prozessfarbenbildern durch das Überlappen von Halbtönen verschiedener Farben, welche den primären Farben oder deren subtraktiven Äquivalenten entsprechen, ist in der einschlägigen Technik wohl bekannt und wird hier nicht weiter beschrieben.
In dem Maße, wie die elektrostatografische Technologie in die Vielfarbenbilderzeugung vorgedrungen ist, wurden Fortschritte ebenso auf die Erzeugung von Bildern mit so genannten "Hervorhebungsfarben" gerichtet, wobei unabhängige monochrome Bilder unterschiedlicher Farbe auf einem einzigen Ausgabekopierblatt erzeugt werden, vorzugsweise in einem einzigen Prozesszyklus. In ähnlicher Weise wurde Farbdrucken mit "Punktfarben" und/oder "High-fidelity" entwickelt, wobei ein Drucksystem, welches in der Lage ist, Prozessfarbenausgangsbilder zu erzeugen mit einem weiteren Entwicklergehäuse erweitert wird, welches eine weitere Farbe jenseits der primären oder subtrakti ven Farben enthält, welche verwendet wird, um Prozessfarbenausgabe zu erzeugen. Dieses zusätzliche Entwicklergehäuse wird für die Entwicklung eines unabhängigen Bildes mit einer bestimmten Farbe (Punktfarbe) oder für die Ausdehnung des Farbumfangs der Prozessfarbenausgabe (high-fidelity) verwendet. Demnach wurden mehrere Konzepte, welche von herkömmlichen elektrostatografischen Bilderzeugungstechniken abgeleitet wurden, welche ursprünglich auf die Bildung von Monochrom- und/oder Prozessfarbenbildern gerichtet war, modifiziert, um Ausgabebilder zu erzeugen, welche ausgewählte Gebiete aufweisen, welche eine unterschiedliche Farbe aufweisen als der Rest des Dokuments. Die Anwendungen von Hervorhebungsfarben schließen beispielsweise die Betonung von wichtiger Information, die Hervorhebung von Überschriften und im Allgemeinen die Unterscheidung von bestimmten Gebieten von Text oder anderen Informationen ein.
Ein beispielhafter Prozess für Hervorhebungsfarben ist in US-Patent Nr. 4,078,929 für Gundlach beschrieben, wobei unabhängige Bilder unter Verwendung eines Abtastausgabescanners erzeugt werden, um ein Bild mit drei Niveaus (Drei-Niveau-Bild) auszubilden, welches ein Paar von Bildbereichen einschließt, welche unterschiedliche Potenzialwerte und einen Hintergrundbereich ohne Bild aufweisen, welcher im Allgemeinen einen Potenzialwert zwischen den beiden Bildbereichen aufweist. Wie dort offenbart, wird das Ladungsmuster mit Tonerpartikeln einer ersten und zweiten Farbe entwickelt, wobei die Tonerpartikel von einer der Farben positiv geladen sind und die Tonerpartikel von der anderen Farbe negativ geladen sind, wodurch ein Bild mit Hervorhebungsfarben erzeugt wird.
Eine spezifische Anwendung für einen Prozess mit Hervorhebungsfarben ist das Drucken mit kundenausgewählter Farbe, wobei eine ganz spezielle Hervorhebungsfarbe erforderlich ist. Vom Kunden wählbare Farben werden typischerweise verwendet, um eine sofortige Identifikation und Authentizität eines Dokumentes bereitzustellen. Daher ist der Kunde im Allgemeinen sehr besorgt, dass die Farbe eine bestimmte Farbspezifikation einhält. Beispielsweise ist die rote Farbe, welche mit dem digitalstilisierten "X" von Xerox verbunden ist, eine kundenwählbare Farbe mit einer bestimmten Schattierung, Farbnuancierung und Farbwert. In ähnlicher Weise ist die besondere Schattierung des Oranges, welches mit der Syracuse Universität verbunden wird, ein gutes Beispiel einer kundenwählbaren Farbe. Ein besonderes Beispiel einer kundenwählbaren Ausgabefar be kann in dem Feld von "Nutzerfarbe" gefunden werden, welches sich besonders auf registrierte, geschützte Farben bezieht, welche beispielsweise in Firmenlogos, autorisierten Briefköpfen und offiziellen Siegeln verwendet werden. Das Gelb, welches mit Produkten der Marke Kodak verbunden ist, und das Braun, welches für Produkte der Marke Hershey verbunden ist, sind gute Beispiele für kundenfarben, für welche verlangt wird, dass exakte Farbstandards eingehalten werden bei einer Anwendung für Hervorhebungsfarben oder Punktfarbendruck.
Die unterschiedlichen Farben, welche typischerweise für standardmäßige Hervorhebungsprozesse verwendet werden, stimmen im Allgemeinen nicht exakt mit kundenwählbaren Farben überein. Weiterhin können kundenwählbare Farben typischerweise nicht genau über Verfahren mit Halbtonprozessfarben erzeugt werden, weil die Erzeugung von zusammenhängenden Bildbereichen einer bestimmten Farbe unter Verwendung von Halbtonbildtechniken typischerweise eine Ungleichmäßigkeit der Farbe in dem Bildbereich liefert. Weiterhin sind Linien und Text, welche durch Halbtonprozessfarben erzeugt werden sehr empfindlich gegen Fehlregistrierung der vielfachen Farbbilder, so dass Unschärfen, Farbvariationen und andere Bildqualitätsdefekte daraus resultieren können.
Als Ergebnis der vorstehend erläuterten Nachteile wird die Erzeugung von kundenwählbaren Farben in elektrostatografischen Drucksystemen typischerweise dadurch ausgeführt, dass eine einzige im Voraus gemischte Zusammensetzung von Entwicklermaterial bereitgestellt wird, welche aus einer Mischung von einer Vielzahl von Farbtonerpartikel, welche in vorbestimmten Konzentrationen vermischt werden, aufgebaut ist, um die gewünschte kundenwählbare Ausgabefarbe zu erzeugen. Dieses Verfahren zur Mischung einer Vielzahl von Farbtonern, um ein bestimmtes Farbentwicklermaterial zu erzeugen, ist analog zu dem Prozess, welcher verwendet wird, um kundenwählbare Farben oder Tinten herzustellen. Beim Offsetdrucken wird beispielsweise ein Ausgabebild mit kundenwählbarer Farbe durch das Drucken eines zusammenhängenden Bildmusters mit einer vorher gemischten kundenwählbaren Farbdrucktinte erzeugt, im Gegensatz zum Drucken einer Vielzahl von Halbtonbildmustern mit verschiedenen primären Farben oder Komplimenten derselben. Dieses Konzept wurde allgemein auf die elektrostatografische Drucktechnologie ausgedehnt, wie beispielsweise in dem US-Patent Nr. 5,557,393 offenbart, in welchem ein elektrostatisches verborgenes Bild mit einem Trockenpulverent wicklermaterial entwickelt wird, welches zwei oder mehrere kompatible Toner Zusammenstellungen umfasst, um eine kundenwählbare Farbausgabe zu erzeugen.
Nutzerwählbare Farbdruckmaterialien, einschließlich Farben, Drucktinten und Entwicklermaterialien, können hergestellt werden durch exaktes Festlegen der aufbauenden Basisfarbkomponenten, welche ein gegebenes kundenwählbares Farbmaterial aufbauen, wobei exakt gemessene Mengen von jeder aufbauenden Basisfarbkomponente bereitgestellt wird und diese Farbkomponenten gründlich gemischt werden. Dieser Prozess wird im Allgemeinen durch Bezug auf einen Farbführer oder ein Musterbuch erleichtert, welche Hunderte oder sogar Tausende von Mustern beinhalten, welche unterschiedliche Farben zeigen, wobei jede Farbmuster mit einer bestimmten Rezeptur von Farbstoffen verbunden ist. Der wahrscheinlich bekannteste dieser Farbführer wird durch Pantone^®, Inc. of Moonachie, New Jersey, veröffentlicht. Der Farbformelführer von Pantone^® drückt Farben unter Verwendung eines zertifizierten Abgleichsystems aus und stellt die präzise Rezeptur bereit, welche notwendig ist, um eine bestimmte kundenwählbare Farbe durch physikalisches Zusammenmischen vorbestimmter Konzentrationen von bis zu vier Farben aus einem Satz von bis zu 18 Haupt- oder Basisfarben herzustellen. Unter Verwendung des Pantone^®-Systems oder anderer Farbrezepturführer dieser Art sind viele Farben erhältlich, welche über typische Halbtonfarbprozesse oder sogar durch Mischen ausgewählter Mengen von cyan, magenta, gelb und/oder schwarzen Tinten oder Entwicklermaterialien nicht hergestellt werden können.
In einer typischen Betriebsumgebung kann ein elektrostatografisches Drucksystem verwendet werden, um verschiedene Dokumente mit kundenwählbaren Farben zu drucken. Hierzu werden austauschbare Behälter von vorgemischten, kundenwählbaren Farbentwicklermaterialien, welche jeder kundengewählten Farbe entsprechen, für jeden Druckauftrag bereitgestellt. Das Austauschen der vorgemischten, kundenwählbaren Farbentwicklermaterialien oder der Ersatz einer anderen vorgemischten Farbe zwischen den unterschiedlichen Druckaufträgen, erfordert einen Benutzereingriff, welcher typischerweise Handarbeit und Stillstandzeit, neben anderen ungewünschten Anforderungen erfordert. Weiterhin müssen Vorräte von jeder kundenwählbaren Farbdrucktinte für jeden Auftrag mit kundenwählbarer Farbe getrennt gelagert werden, weil jede kundenwählbare Farbe typischerweise betriebsfremd hergestellt wird.
Das vorstehend genannte US-Patent US-A-5,557,393 offenbart, dass es wünschenswert ist, ein elektrostatografisches Drucksystem mit der Fähigkeit bereitzustellen, auf einfache Weise verschiedene kundenwählbare Farbausgabedrucke herzustellen, insbesondere Farbdrucke mit kundenwählbaren Hervorhebungsfarben, wobei das Entwicklermaterial, welches verwendet wird, um die kundenwählbare Farbausgabe zu erzeugen, aus einer Mischung von mindestens zwei unterschiedlichen Basisfarbkomponenten aufgebaut ist, welche in bestimmten vorbestimmten Verhältnissen bereitgestellt werden. Die Patentanmeldung offenbart ebenso, dass es wünschenswert ist, einen elektrostatografischen Bilderzeugungsprozess bereitzustellen, in welchem zwei oder mehr Farbentwicklermaterialien von unterschiedlichen Ausgabebehältern abgegeben und in einem Entwicklerschritt gemischt werden für die Entwicklung eines verborgenen Bildes mit einem Entwicklermaterial, welches eine Mischung von zwei oder mehr Farbtonerzusammenstellungen einschließt.
Die Patentliteratur kennt eine Vielzahl von Steuersystemen zum Steuern von elektrostatografischen Prozessparametern in Reaktion auf die Qualität des Bildes, welches durch das Aufbringen eines Testbildes oder eines Testflecks erzeugt wird. Es ist beispielsweise heute die übliche Praxis, eine Scaneinrichtung bereitzustellen, um die optische Dichte oder andere Eigenschaften eines entwickelten Testflecks zu messen, um ein Steuersignal zu erzeugen, um den Maschinenbetrieb für Druckqualität anzupassen. Die ständige Nachfrage für verbesserte Farbqualität und Farbwählbarkeit hat die Entwicklung von verschiedenen Lösungen und Steuermechanismen in Reaktion auf bestimmte Anforderungen notwendig gemacht.
In einem typischen elektrostatografischen System, welches auf flüssigem Entwicklermaterial basiert, wird ein Behälter für flüssiges Entwicklermaterial ständig aufgefüllt durch Zugabe von verschiedenen Komponenten, welche das flüssige Entwicklermaterial aufbauen: nämlich den Flüssigkeitsträger, den Ladungsrichtungsgeber und eine konzentrierte Dispersion von Tonerpartikeln in der Trägerflüssigkeit, wenn notwendig. Dieses Nachfüllen muss andauernd überprüft und gesteuert werden, um ein vorbestimmtes Verhältnis und eine vorbestimmte Konzentration von Tonerpartikeln, flüssigem Träger und Ladungsrichtungsgeber in dem Behälter für flüssiges Entwicklermaterial bereitzustellen. Die vorliegende Erfindung baut auf diesem Konzept auf durch die Bereitstellung eines Systems, in welchem der Farbwert eines entwickelten Bildes mit kundenwählbarer Farbe überwacht wird, um das Ausmaß der Wiederauffüllung der verschiedenen Basisfarbkomponenten zu steuern, welche verwendet werden, um das kundenwählbare Farbentwicklermaterial herzustellen, wodurch die Konzentrationsniveaus von jedem der Basisfarbkomponenten verändert werden, welche die Mischung des kundenwählbaren Farbentwicklermaterials in einem Vorratsbehälter für betriebsfähiges Entwicklermaterial aufbauen. Daher betrachtet die vorliegende Erfindung ein Entwicklersystem, welches ein Farbmisch- und Steuersystem einschließt, wobei der Farbwert des Entwicklermaterials in einem Vorratsbehälter gesteuert werden kann und die Rate der Wiederauffüllung von verschiedenen Farbkomponenten, welche dem Vorratsbehälter zugeführt werden, wählbar variiert werden kann. Durch das Zufügen und Mischen von genauen Mengen von bestimmten Entwicklermaterialien aus einem Satz von Basisfarbkomponenten wird die tatsächliche Farbe des Entwicklermaterials in dem Behälter in Einstimmung gebracht mit einer vorbestimmten ausgewählten Farbe. Weiterhin kann durch die entsprechende Steuerung des Wiederauffüllprozesses ein großer Bereich von kundenwählbaren Farbentwicklermaterialien hergestellt und über sehr lange Druckaufträge beibehalten werden.
Stand der Technik
US-A-4,111,151 offenbart eine elektrostatografische Druckvorrichtung, in welcher die Entwickelbarkeit eines Entwicklersystems, welches eine Mischung von Partikeln mit mindestens zwei unterschiedlichen Farben umfasst, gesteuert wird. Die Menge von jeden der unterschiedlichen Farbpartikeln wird bei einem vorgeschriebenen Niveau gehalten, um eine Mischung von Partikeln mit einer vorbestimmten Farbe auszubilden. Die Mischung der Partikel wird zwischen zwei lichtdurchlässigen Platten durchgeführt und Licht, welches durch die Platten und durch die Partikeln fällt, wird durch drei Fotosensoren erfasst, welche für die drei primären Farben gefiltert sind. Die Signale der drei Fotosensoren werden auf einen Analogrechner angewandt, welcher daraufhin Motoren steuert, welche die Abgabe von bestimmt gefärbtem Toner in einen gemeinsamen Tonervorrat steuern. Bei diesem System ist die Farbe der Mischung von Partikeln dauerhaft festgehalten. Die Filter, welche verwendet werden, um die Mischung von Partikeln zu messen und zu steuern, sind speziell abgestimmt für die Zielfarbe der Mischung von Partikeln. Dieses System stellt keine Einrichtung bereit, um die Farbe der Mischung der Par tikel zu ändern, z. B. von Grün bei einem Druckauftrag, zu Blau zu einem zweiten Druckauftrag, zu Orange bei einem Druckauftrag.
US-A-5,012,299 offenbart eine Vorrichtung zur Farbanpassung für eine elektrostatografische Druckmaschine. Die Vorrichtung schließt eine Farbkarte zur visuellen Darstellung aller realen Farben in Abhängigkeit von den Farbelementen Sättigung und Nuancierung ein, welche unter Verwendung von Berührungstasten ausgewählt werden können. Die ausgewählten Farben, welche verwendet werden, um Hervorhebungsfarben oder Punktfarben auf einem Druckbild zu erzeugen, werden durch die Kombination von Halbtönen verschiedener Primärfarbentrennungen auf einem Fotoaufnehmer oder einer Zwischenwalze erhalten; das bedeutet, dass, um die ausgewählten Farben durch Kombination von primären Farbstoffen zu erhalten, die Farbstoffe nacheinander auf eine Fläche gedruckt werden, anstelle als Materialien kombiniert und als eine zusammenhängende Schicht gedruckt zu werden. Aus den vorstehend beschriebenen Gründen werden derartige Näherungen von Prozessfarben an Nutzer ausgewählte Farben größere Änderung für zusammenhängende Farbgebiete und größere Grobheit von Linien zeigen. Außerdem können verschiedene kundengewählte Farben nicht ebenso genau durch das Überlappen von Halbtönen angepasst werden, wie bei einem zusammenhängenden Gebiet, welches mit einer Mischung von primären Farben bedruckt wird.
US-A-5,557,393 offenbart einen elektrostatografischen bilderzeugenden Prozess, welcher die Ausbildung eines elektrostatischen verborgenen Bildes auf einer bilderzeugenden Einrichtung, das Entwickeln des elektrostatischen verborgenen Bildes auf der Bilderzeugungseinrichtung mit mindestens einem Entwickler, welcher Trägerpartikel und eine Mischung von zwei oder mehr kompatiblen Tonerzusammenstellungen enthält, und das Übertragen des Tonerbildes auf ein Empfangssubstrat und das Fixieren desselben auf dieses, einschließt. Unter den kompatiblen Tonerzusammenstellungen, welche ausgewählt werden können, gibt es Tonerzusammenstellungen, welche mischungskompatible Komponenten aufweisen, welche auf eine externe Oberfläche der Tonerpartikel aufgeschichtet werden und bestimmte Tonerzusammensetzungen, welche in denselben mischungskompatible Komponenten oder passivierte Pigmente enthalten. Elektrostatografische bilderzeugende Einrichtungen, welche eine Bilderzeugungseinrichtung mit drei Niveaus und eine hybride berührungslose Bildentwicklungseinrichtung einschließen, werden ebenso bereitgestellt, um den beschriebenen Prozess auszuführen.
US-A-5,543,896 offenbart ein Verfahren zur Messung für Tönungsreproduktionskurven unter Verwendung eines einfach strukturierten Flecks, um eine Entwicklersteuerung durch Speichern einer Reproduktionskurve für Referenztönung und ein einziges Testmuster mit einer Skala von Bildelementen in einer Zwischendokumentzone auf einer Fotoempfängeroberfläche bereitzustellen. Das Testmuster wird in der Zwischendokumentzone gemessen und eine Steuerantwort auf die Messung des Testmusters wird mit Bezug auf die Tönungsreproduktionskurve bereitgestellt, um den Maschinenbetrieb für Druckqualitätskorrektur anzupassen.
US-A-5,369,476 offenbart ein Tonersteuerungssystem und -verfahren für elektrografisches Drucken, bei welchem Toner von einem Vorrat zu einer Tonerfontäne abgegeben wird zur Anwendung auf ein elektrostatisch geladenes Blatt, um ein Bild auszubilden. Die visuelle Qualität des Bildes wird geprüft, und Tonerkonzentrat zu dem Toner hinzugeführt in Reaktion auf die geprüfte Qualität, um die Menge von Pigmentpartikeln in dem Toner zu erhöhen, und um hierdurch eine im Wesentlichen konstante Bildqualität aufrechtzuerhalten. Bei den offenbarten Ausführungsformen wird ein Testbild außerhalb des Hauptbildes auf einem Blatt ausgebildet, und die Helligkeit von einer oder mehreren vorbestimmten Farben in dem Testbild überprüft.
US-A-5,240,806 offenbart eine Zusammensetzung für flüssigen Farbtoner für die Verwendung bei elektrostatischen Übertragungsprozessen in Berührung und mit Spalt, wobei der Toner eine farbige Vordispersion umfasst, welche einschließt: ein nichtpolymerisiertes Harzmaterial mit einer bestimmten Nichtlöslichkeit (und Nichtquellfähigkeit), einen Schmelzpunkt und Säurezahleigenschaften; und alkoxylierten Alkohol mit einer bestimmten Nichtlöslichkeit (und Nichtquellfähigkeit) und Schmelzpunkteigenschaften; und Farbstoffmaterial mit bestimmten Partikelgrößeneigenschaften. Der Toner umfasst weiterhin einen flüssigen aliphatischen Kohlenwasserstoffträger mit einer bestimmten Leitfähigkeit, Dielektrizitätskonstante und Flammpunkt.
Xerox Disclosure Journal, Bd. 21, Nr. 2, S. 155–157 offenbart die Entwicklung einer Flüssigtinte von kundenwählbarer Farbe und einen Entwicklungsprozess einer kundenwählbaren flüssigen Farbtinte, wobei zwei oder mehr flüssige Farbtinten in geeigneten vorbestimmten relativen Mengen gleichzeitig angewandt werden, um kundenspezifische Farbbilder bereitzustellen. Die Prozesse umfassen beispielsweise die Bereitstellung einer Vorrichtung für Flüssigentwicklung mit mindestens einem Entwicklergehäuse, welches eine Entwicklerflüssigkeit enthält, welche aus mindestens zwei unterschiedlichen Farbtinten aufgebaut ist, welche in einem gewünschten Konzentrationsverhältnis vorgemischt sind und die Entwicklung eines verborgenen Bildes mit dem vorgemischten flüssigen Entwickler, um entwickelte Bilder mit kundenwählbaren Farben zu erhalten.
Zusammenfassung der Erfindung
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Feststellung der Farbe von Materialien bereitgestellt, wobei jedes Material eine Teilgruppe von Farbstoffen aus einer wählbaren Gruppe von Farbstoffen umfasst. Licht von dem Material wird auf einen Satz von Fotodetektoren geleitet, wobei jeder Fotodetektor für einen vorbestimmten Wellenlängenbereich empfindlich ist. Für ein erstes Material, welches eine erste Teilgruppe von Farbstoffen enthält, wird eine Gruppe von Signalen von der Gruppe von Fotodetektoren in eine Gruppe von Verhältnissen von jedem Farbstoff der ersten Teilgruppe von Farbstoffen in dem ersten Material, durch eine erste Gruppe von Gewichten umgewandelt. Für ein zweites Material, welches eine zweite Teilgruppe von Farbstoffen umfasst, wird eine Gruppe von Signalen von der Gruppe von Fotodetektoren in eine Gruppe von Verhältnissen von jedem Farbstoff von einer zweiten Teilgruppe von Farbstoffen in dem zweiten Material durch eine zweite Gruppe von Gewichten umgewandelt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Feststellung der Farbe von Materialien bereitgestellt, wobei jedes Material eine Teilgruppe von Farbstoffen von einer wählbaren Gruppe von Farbstoffen umfasst. Licht von dem Material wird auf eine Gruppe von mehr als drei Fotodetektoren geleitet, wobei jeder Fotodetektor ein damit verbundenes durchlässiges Filter aufweist, um den Fotodetektor für einen vorbestimmten Bereich von Wellenlängen empfindlich zu machen. Eine Gruppe von Signalen von der Gruppe von Fotodetektoren wird zu einer Gruppe von Verhältnissen von mindestens einer Teilgruppe von Farbstoffen in dem Material durch eine Gruppe von Gewichten umgesetzt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung bereitgestellt zur Herstellung von Markierungsmaterial einer kundenwählbaren Farbe in einer Druckmaschine, wobei jedes Farbmarkierungsmaterial eine Vielzahl von auswählbaren Farbstoffen enthält. Eine Vielzahl von Farbstoffvorratsbehältern wird bereitgestellt, wobei jeder Behälter einen unterschiedlichen Farbstoff enthält, welcher einer Basisfarbkomponente eines Farbabgleichsystems entspricht. Ein Farbstoffbehälter ist mit mindestens einem aus der Vielzahl von Farbstoffvonatsbehältern verbunden, zur Bereitstellung eines Vorrats von Markierungsmaterial mit einem bestimmten Farbwert. Eine Messeinrichtung schließt eine Einrichtung zum Führen von Licht von dem Farbmarkierungsmaterial zu einem Satz von Fotodetektoren ein, wobei jeder Fotodetektor in einem vorbestimmten Wellenlängenbereich empfindlich ist. Es wird eine Einrichtung zum Umsetzen eines Satzes von Signalen von dem Satz von Fotodetektoren zu einem Satz von Verhältnissen bereitgestellt, wobei die Verhältnisse von jeder von einer ersten Teilgruppe von Farbstoffen in einem ersten Farbstoffmarkierungsmaterial durch einen ersten Satz von Gewichten besteht und Umsetzen eines Satzes von Signalen von dem Satz von Fotodetektoren zu einem Satz von Verhältnissen von jedem von einem zweiten Teilsatz von Farbstoffen in einem zweiten Farbmarkierungsmaterial durch einen zweiten Satz von Gewichten.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zur Bereitstellung eines kundenwählbaren Farbmarkierungsmaterials in einer Druckmaschine bereitgestellt, wobei jedes Farbmarkierungsmaterial eine Vielzahl von wählbaren Farbmitteln enthält. Eine Vielzahl Farbmittelvorratsbehältern wird bereitgestellt, wobei jeder ein unterschiedliches Farbmittel enthält, welches einer Grundfarbenkomponente eines Farbabgleichsystems entspricht. Ein Farbmittelbehälter schließ mindestens ein, dass einer aus der Vielzahl von Farbmittelvorratsbehältern an denselben angeschlossen ist, um einen Vorrat von Markierungspartikeln mit einem spezifizierten Farbwert bereitzustellen. Eine Messeinrichtung schließt eine Gruppe von mehr als drei Fotodetektoren ein, um Licht von dem Farbmarkierungsmaterial zu erhalten, wobei jeder Fotodetektor ein lichtdurchlässiges Filter aufweist, welches demselben zugeordnet ist, um den Fotodetektor für einen vorbestimmten Bereich von Wellenlängen empfindlich zu machen. Die Messeinrichtung schließ weiterhin eine Einrichtung zum Umwandeln einer Gruppe von Signalen von einer Gruppe von Fotodetektoren zu einer Gruppe von Ver hältnissen mindestens einer Teilgruppe von Farbstoffen in dem Farbmarkierungsmaterial durch eine Gruppe von Gewichten ein.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine vereinfachte Seitenansicht einer flüssigkeitsbasierenden elektrostatografischen Druckvorrichtung, wie sie das System der vorliegenden Erfindung beinhalten könnte; und
2 ist eine vereinfachte Seitenansicht und zeigt im Einzelnen einen Ausschnitt aus der in 1 gezeigten Vorrichtung, wobei Licht, welches einer Mischung von Farbstoffen empfangen wird, welche in der Druckvorrichtung erhalten werden, analysiert wird.
Eingehende Beschreibung der Erfindung
Da die Kunst des elektrostatografischen Druckens gut bekannt ist, wird angemerkt, dass verschiedene Konzepte für elektrostatografische bilderzeugende Systeme mit Hervorhebungsfarben, Punktfarben und/oder Farben von hoher Wiedergabetreue, wobei das System einen nützlichen Gebrauch des Farbmisch- und Steuersystems der vorliegenden Erfindung machen könnte, in der relativen Patentliteratur offenbart wurden. Eines aus den eleganteren und praktikablen Konzepten ist auf die Drei-Niveau-Bilderzeugung im Einfachdurchlauf für Hervorhebungsfarben gerichtet. Im Allgemeinen beinhaltet die Drei-Niveau-Bilderzeugung die Erzeugung von zwei unterschiedlichen elektrostatischen verborgenen Bildern bei unterschiedlichen Spannungsniveaus, welche in einem einzigen Bilderzeugungsschritt erzeugt, wobei ein Hintergrundbereich oder Nichtbildbereich sich bei noch einem weiteren dazwischen liegenden Spannungsniveau befindet. Typischerweise wird ein verborgenes Bild unter Verwendung der Entwicklung geladener Bereiche (charged-area development: CAD) entwickelt, während der andere mit der Entwicklung nicht-geladener Bereiche (discharged-area development: DAD) entwickelt wird. Dies wird durch die Verwendung von positiv geladenem Toner für eine Farbe und negativ geladenes Entwicklermaterial für die andere Farbe in getrennten Gehäusen erreicht. Beispielsweise können durch Bereitstellen eines Entwicklermateriales in Schwarz und des anderen Entwicklermaterials in einer ausgewählten Farbe für Hervorhebung, zwei unterschiedliche Farbbilder in einem einzigen Ausgabedokument in einem einzigen Prozesszyklus geschaffen werden. Dieses Konzept der Drei-Niveau-Xerografie ist in dem US-Patent Nr. 4,078,929 für Gundlach offenbart, welches hiermit als Bezug aufgenommen wird. Wie dort offenbart, schließt die Drei-Niveau-Xerografie die Modifikation von bekannten xerografischen Prozessen derart ein, dass der xerografische Kontrast auf der ladungshaltenden Oberfläche oder dem Fotoaufnehmer auf drei Weisen unterteilt wird anstelle von zwei, wie es bei der herkömmlichen Xerografie üblich ist. Daher wird der Fotoaufnehmer bildweise derartig belichtet, dass ein Bild, welches den geladenen Bildbereichen entspricht, bei einem vollständigen Fotoaufnehmerpotenzial (V_ddp oder V_cad) gehalten wird, während das andere Bild, welches den entladenen Bildbereichen entspricht, belichtet wird, um den Fotoaufnehmer auf dessen Restpotenzial, d. h. V_c oder V_dad entladen. Die Hintergrundbereiche werden ausgebildet durch Belichten der Gebiete des Fotoaufnehmers bei V_ddp, um das Fotoaufnehmerpotenzial auf den halben Wert zwischen den V_cad- und V_dad-Potenzialen zu reduzieren und wird als V_w oder V_white bezeichnet.
Wenngleich die vorliegende Erfindung besondere Anwendung erreichen mag bei der Drei-Niveau-Bilderzeugen für Hervorhebungsfarben, wird es aus der nachfolgenden Erörterung offenbar, dass das Farbmisch- und Steuersystem der vorliegenden Erfindung ebenso gut geeignet ist für die Verwendung bei einer großen Vielfalt von Druckmaschinen und nicht notwendigerweise auf die Anwendung des besonderen elektrostatischen Drei-Niveau-Prozesses mit Einfachdurchlauf und Hervorhebungsfarben beschränkt ist, wie er durch Gundlach beschrieben ist. Dementsprechend ist es beabsichtigt, dass das Farbmisch- und Steuersystem der vorliegenden Erfindung auf jedwelchen elektrostatografischen Druckprozess ausgedehnt werden kann, welcher beabsichtigt, Bildbereiche mit kundenwählbarer Farbe zu erzeugen, wobei Vielfarbendruckmaschinen eingeschlossen sind, welche mit einem zusätzlichen Entwicklergehäuse für kundenwählbare Farbe ausgestattet werden können, ebenso wie Druckmaschinen, welche ionografische Druckprozesse und Ähnliches ausführen. Allgemein ausgedrückt, wird hervorgehoben dass, wenngleich das Farbmisch- und Steuersystem der vorliegenden Erfindung nachfolgend in Verbindung mit einer bevorzugten Ausführungsform desselben beschrieben wird, die Beschreibung der Erfindung den Umfang der vorliegenden Erfindung nicht auf die bevorzugte Ausführungsform begrenzen soll. Im Gegensatz dazu soll die vorliegende Erfindung alle Alternativen, Abwandlungen und Äquivalente abdecken, welche im Geist und Umfang der Erfindung, wie sie durch die beiliegenden Ansprüche festgelegt ist, eingeschlossen sind.
Mit nachfolgendem Bezug auf 1 wird eine beispielhafte Vorrichtung zur Entwicklung eines elektrostatischen verborgenen Bildes auf schematische Art gezeigt, wobei flüssige Entwicklermaterialien verwendet werden. Typischerweise würde eine elektrostatografische Druckmaschine für Hervorhebungsfarben mindestens zwei Entwicklereinrichtungen einschließen, welche mit unterschiedlichen flüssigen Farbentwicklermaterialien zur Entwicklung der verborgenen Bildbereiche in sichtbare Bilder verschiedener Farbe arbeitet. Beispielsweise kann in einem Drei-Niveau-System des vorstehend beschriebenen Typs eine erste Entwicklervorrichtung verwendet werden, um einen positiv geladenen Bildbereich mit schwarz gefärbtem Flüssigentwicklermaterial zu entwickeln, während eine zweite Entwicklervorrichtung verwendet werden könnte, um den negativ geladenen Bildbereich mit einer kundenangepassten Farbe zu entwickeln. Im Falle von flüssigen Entwicklermaterialien umfasst jedes unterschiedliche Farbentwicklermaterial pigmentierte Toner oder Markierungspartikel ebenso wie Ladungssteuerungszusätze und Ladungsrichtungsgeber, alle verbreitet durch einen flüssigen Träger, wobei die Markierungspartikel auf eine Polarität geladen werden, welche der Polarität des geladenen verborgenen Bildes, welches entwickelt werden soll, entgegengesetzt ist.
Die Entwicklungsvorrichtung gemäß 1 arbeitet hauptsächlich so, dass flüssiges Entwicklermaterial in Berührung mit einem verborgenen Bild auf einer Fotoaufnehmeroberfläche gebracht wird, wobei die Vorrichtung allgemein mit Bezugszeichen 100 bezeichnet wird, und wobei die Markierungspartikel über Elektrophorese zu dem elektrostatischen verborgenen Bild gezogen werden, um ein sichtbares entwickeltes Bild desselben zu erzeugen. In Bezug auf den Transport des Entwicklermaterials und den Anwendungsprozess ist die grundlegende Betriebsart für jede Entwicklungsvorrichtung im Allgemeinen identisch zueinander und die Entwicklervorrichtung gemäß 1 repräsentiert nur eine aus einer Vielzahl von bekannten Vorrichtungen, welche verwendet werden können, um flüssiges Entwicklermaterial auf eine fotoleitende Oberfläche anzuwenden. Es ist anzumerken, dass das grundlegende Entwicklungssystem, welches das Misch- und Steuersystem der vorliegenden Erfindung beinhaltet, entweder auf Flüssigentwicklung oder Trockenpulverentwicklung gerichtet sein kann und jedwelche Form annehmen kann, wie z. B. Systeme, welche in den US-Patenten 3,357,402; 4,733,273; 4,883,018; 5,270,782 und 5,355,201 unter 5,270,782 und 5,355,201 unter verschiedenen anderen beschrieben sind. Derartige Entwicklungssysteme können in einer elektrofotografischen Druckmaschine mit vielen Farben, einer Maschine für Hervorhebungsfarben in einer monochromen Druckmaschine verwendet werden. Im Allgemeinen ist die einzige Unterscheidung zwischen jeder Entwicklungseinheit die Farbe des flüssigen Entwicklermaterials in derselben. Es wird jedoch erkannt, dass nur Entwickleraufbringvorrichtungen, welche die Fähigkeit zur Erzeugung von kundenauswählbaren Farbausgaben erfordern, mit dem Misch- und Steuersystem für kundenauswählbare Farben der vorliegenden Erfindung ausgestattet werden.
Bevor das Farbmisch- und Steuersystem der vorliegenden Erfindung beschrieben wird, soll gemäß der beispielhaften Entwicklungsvorrichtung der 1 der Entwicklungsprozess erläutert werden. Flüssiges Entwicklermaterial wird von einem Vorratsbehälter 10 zu dem verborgenen Bild auf dem Fotoaufnehmer 100 über einen Geber 20 für flüssiges Entwicklermaterial transportiert. Der Vorratsbehälter 10 arbeitet als ein Aufnahmebehälter, um eine betriebsfertige Lösung von flüssigem Entwicklermaterial bereitzustellen, welche einen flüssigen Träger, eine Ladungsrichtungsgeberkomponente und ein Tonermaterial umfasst, welches im Fall der kundenwählbaren Farbanwendung der vorliegenden Erfindung eine Mischung von unterschiedlich gefärbten Markierungspartikeln einschließt. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Vielzahl von ersetzbaren Vorratsspendern 15A–15Z bereitgestellt, wobei jeder einen konzentrierten Vorrat von Markierungspartikeln und Trägerflüssigkeit enthält, welche einer Basisfarbkomponente in einem Farbabgleichsystem entsprechen. Die Vorratsbehälter werden in Verbindung mit dem Betriebsvorratsbehälter 10 bereitgestellt und sind mit demselben verbunden zum Nachfüllen von flüssigem Entwicklermaterial in denselben, wie nachfolgend beschrieben.
Der beispielhafte Entwicklermaterialgeber 20 schließt ein Gehäuse 22 mit einer länglichen Öffnung 24 ein, welche sich entlang einer Längsachse desselben derart erstreckt, dass dieselbe im Wesentlichen quer zu der Oberfläche des Fotoaufnehmers 100, entlang der Bewegungsrichtung desselben, wie durch Pfeil 102 angezeigt, ausgerichtet ist. Die Öffnung 24 ist mit einem Einlass 26 verbunden, welcher weiterhin mit dem Behälter 10 über eine Transportleitung 18 verbunden ist. Die Transportleitung 18 arbeitet im Zusammenhang mit der Öffnung 24, um einen Transportweg für flüssiges Entwicklermate rial bereitzustellen, welches von dem Behälter 10 transportiert wird und ebenso ein Auf gabegebiet für Entwicklermaterial festlegt, in welchem das flüssige Entwicklermaterial frei fließen kann, um die Oberfläche des Fotoaufnehmerbandes 100 zur Entwicklung des verborgenen Bildes auf demselben zu berühren. Hierdurch wird Entwicklermaterial von dem Vorratsbehälter 10 zu dem Aufgeber 20 durch mindestens einen Einlass 26 gepumpt oder anderweitig transportiert, so dass das flüssige Entwicklermaterial aus der länglichen Öffnung 24 ausfließt und in Kontakt kommt mit der Oberfläche des Fotoaufnehmerbandes 100. Ein Überlaufkanal (nicht gezeigt), welcher teilweise die Öffnung 24 umgibt, kann ebenso bereitgestellt werden, um überschüssiges Entwicklermaterial, welches während der Entwicklung nicht zu der Fotoaufnehmeroberfläche transportiert werden kann, zu sammeln. Ein derartiger Überlaufkanal könnte mit einem Auflasskanal 28 verbunden sein zum Entfernen von überschüssigem oder unwesentlichem flüssigen Entwicklermaterial und, vorzugsweise, um dieses überschüssige Material zurück in den Behälter 10 oder einen Abfallbehälter zu leiten, in welchem das flüssige Entwicklermaterial vorzugsweise gesammelt werden kann und die individuellen Komponenten desselben für eine spätere Nutzung recycelt werden können.
Geringfügig stromabwärts und angrenzend an den Entwicklermaterialgeber 20, in der Richtung der Bewegung der Fotoaufnehmeroberfläche 100 ist eine elektrisch vorgespannte Entwicklerwalze 30 angeordnet, deren Umfangsfläche in enger Nachbarschaft zu der Oberfläche des Fotoaufnehmers 100 ist. Die Entwicklerwalze 30 dreht sich in einer Richtung entgegengesetzt zu der Bewegung der Fotoaufnehmeroberfläche 100, so dass im Wesentlichen eine Scherkraft auf die dünne Schicht von flüssigem Entwicklermaterial angewandt wird, welches in dem Spaltbereich zwischen der Entwicklerwalze 30 und dem Fotoaufnehmer 100 vorhanden ist, um die Dicke des flüssigen Entwicklermaterials auf der Oberfläche desselben zu minimieren. Diese Scherkraft entfernt eine vorbestimmte Menge von überschüssigem flüssigem Entwicklermaterial von der Oberfläche des Fotoaufnehmers und transportiert dieses überschüssige Entwicklermaterial in die Richtung des Entwicklermaterialgebers 20. Das überschüssige Entwicklermaterial fällt schließlich von der sich drehenden Walze für eine Sammlung in dem Behälter 10 oder in einem Abfallbehälter (nicht gezeigt) ab. Eine Gleichspannungsversorgung 35 wird ebenso bereitgestellt, zur Aufrechterhaltung einer elektrischen Vorspannung auf die Dosierwalze 30 bei einer vorbestimmten Polarität und Größe derart, dass Bildbereiche des elektrostatischen verborgenen Bildes auf der fotoleitenden Oberfläche Markierungsparti kel von dem Entwicklermaterial zur Entwicklung des elektrostatischen verborgenen Bildes anziehen werden. Dieser elektrophoretische Entwicklungsprozess minimiert das Vorhandensein von Markierungspartikeln in Hintergrundabschnitten und maximiert die Ablage von Markierungspartikeln in den Bildbereichen auf dem Fotoaufnehmer.
Im Betrieb wird flüssiges Entwicklermaterial in die Richtung des Fotoaufnehmers 100 transportiert, wobei der Spalt zwischen der Oberfläche des Fotoaufnehmers und dem Aufgeber 20 für flüssiges Entwicklermaterial gefüllt wird. Wenn sich das Band 100 in der Richtung des Pfeiles 102 bewegt, bewegt sich ein Abschnitt von flüssigem Entwicklermaterial, welcher in Berührung ist mit dem Fotoaufnehmer mit demselben zu der Entwicklerwalze 30, wo Markierungspartikel in dem flüssigen Entwicklermaterial zu den elektrostatischen, verborgenen Bildbereichen auf dem Fotoaufnehmer gezogen werden. Die Entwicklerwalze 30 dosiert ebenso eine vorbestimmte Menge von flüssigem Entwicklermaterial, welches an der fotoleitenden Oberfläche des Bandes 100 anhaftet und wirkt wie eine Dichtung, um zu verhindern, dass nicht gebrauchtes flüssiges Entwicklermaterial durch den Fotoaufnehmer weggetragen wird.
Wie vorstehend angemerkt, umfassen flüssige Entwicklermaterialien des Types, welcher passend ist für elektrostatografische Druckanwendungen im Allgemeinen Markierungspartikel und Ladungsrichtungsgeber, welche in einem Flüssigkeitsträgermedium dispergiert sind, wobei eine betriebsfertige Lösung des Entwicklermaterials in dem Behälter 10 gespeichert wird. Im Allgemeinen ist das Flüssigträgermedium in einer großen Menge in der Zusammenstellung des Flüssigentwicklermaterials vorhanden und bedeutet, dass Gewichtsprozente des Entwicklers nicht auf andere Komponenten entfallen. Das flüssige Medium ist im Allgemeinen in einer Menge von ungefähr 80 bis ungefähr 99,5 Gew.-% vorhanden, wenngleich diese Menge von diesem Bereich abweichen kann, vorausgesetzt, dass die Ziele der vorliegenden Erfindung erreicht werden können. Beispielsweise kann das Flüssigträgermedium aus einer großen Vielfalt von Materialien ausgewählt werden, eingeschlossen, jedoch nicht begrenzt auf irgendwelche von mehreren Kohlenwasserstoffflüssigkeiten, welche herkömmlicherweise für Flüssigentwicklungsprozesse angewandt werden, einschließlich Kohlenwasserstoffe, wie etwa hochreine Alkane mit ungefähr 6 bis ungefähr 14 Kohlenstoffatomen, wie etwa Norpar^® 12, Norpar^® 13 und Norpar^® 15, und einschließlich Isoparaffinekohlenwasserstoffe, wie etwa Isopar^® G, H, L und M, erhältlich von Exxon Corporation. Andere Beispiele von Materialien passend für die Verwendung als Flüssigträger schließen Amsco^® 460 Solvent, Amsco^® OMS, erhältlich bei American Mineral Spirits Company, Soltrol^®, erhältlich bei Phillips Petroleum Company, Pagasol^®, erhältlich von Mobil Oil Corporation, Shellsol^®, erhältlich von Shell Oil Company und Ähnliche ein. Isoparaffinekohlenwasserstoffe stellen die bevorzugten flüssigen Medien bereit, weil sie farblos und umweltsicher sind.
Die Markierungs- oder sogenannten Tonerpartikel des flüssigen Entwicklermaterials können jegliches Partikelmaterialumfassen, welches kompatibel mit dem Flüssigträgermedium ist, wie etwa jene, welche in den Entwicklern enthalten sind, die beispielsweise in US-Patenten 3,729,419; 3,841,893; 3,968,044; 4,476,210; 4,707,429; 4,762,764; 4,794,651 und 5,451,483, neben anderen offenbart sind, wobei die Offenbarungen all dieser in ihrer Gesamtheit hiermit als Bezug aufgenommen werden. Vorzugsweise sollten die Tonerpartikel einen mittleren Partikeldurchmesser im Bereich von ungefähr 0,2 bis ungefähr 10 Mikrometer aufweisen und besonders vorzugsweise zwischen ungefähr 0,5 und ungefähr 2 Mikrometer. Die Tonerpartikel können in dem betriebsfertigen flüssigen Entwicklermaterial in Mengen von ungefähr 0,5 bis ungefähr 20 Gew.-% und vorzugsweise von ungefähr 1 bis ungefähr 4 Gew.-% der Entwicklerzusammenstellung vorhanden sein. Die Tonerpartikel können ausschließlich aus Pigmentpartikeln bestehen oder können ein Harz und ein Pigment, ein Harz und einen Farbstoff, oder ein Harz, ein Pigment und einen Farbstoff oder Harz alleine umfassen. Andere Verbindungen, einschließlich Ladungssteuerungsadditive, können optional eingeschlossen sein.
Beispiele thermoplastischer Harze schließen Ethylenvinylacetat (EVA)-Copolymere (ELVAX^®-Harze, E. I. DuPont de Nemours and Company, Wilmington, Delaware); Copolymere des Ethylen und eine a-b-ethylenungesättigte Säure, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Acrylsäure und Methacrylsäure; Copolymere von Ethylen (80 bis 99,9%), Acrylsäure oder Methacrylsäure (20 bis 0,1%)/Alkyl (C₁-C₅)-Ester von Methacrylsäure oder Acrylsäure (0,1 bis 20%); Polyethylen; Polystyrol; isotaktisches Polypropylen (kristallin); Ethylenethylacrylatserie, erhältlich unter der Marke BAKELIT^® DPD 6169, DPDA 6182 NATURALÔ (Union Carbide Corporation, Stamford, Connecticut); Ethylenvinylacetatharze, wie DQDA 6832 Natural 7 (Union Carbid Corporation); SURLYN^®-Ionomerharz (E. I. DuPont de Nemours and Company); oder Mischungen derselben; Polyester; Polyvinyltoluol; Polyamide; Styrol/Butadiencopolymere; Epoxyharze; Acrylharze, wie etwa Copolymer von Acrylsäure oder Methacrylsäure und mindestens einen Alkylester der Acrylsäure oder Methacrylsäure, wobei Alkyl 1 bis 20 Kohlenstoffatome aufweist, wie etwa Methylmethacrylat (50 bis 90%)/Methacrylsäure (0 bis 20%)/Ethylhexylacrylat (10 bis 50%); und andere Acrylharze, einschließlich ELVACITE^®-Acrylharze (E. I. DuPont de Nemours und Company); oder Mischungen derselben. Bevorzugte Copolymere, welche in Ausführungsformen ausgewählt sind, umfassen Copolymere von Ethylen und ein a-b-ethylenisch ungesättigte Säure von entweder Acrylsäure oder Methacrylsäure. In einer bevorzugten Ausführungsform NUCREL^®-Harze, erhältlich von E. I. DuPont de Nemours und Company, wie etwa NUCREL 599^®, NUCREL 699^® oder NUCREL 960^® werden als thermoplastische Harze ausgewählt.
In Ausführungsformen sind die Markierungspartikel aus thermoplastischem Harz, einer Ladungsunterstützung und dem Pigment, Farbstoff oder einem anderen Farbmittel aufgebaut. Daher ist es wichtig, dass das thermoplastische Harz und die Ladungshilfe ausreichend kompatibel sind, so dass sie nicht getrennte Partikel ausbilden, und dass die Ladungshilfe in dem flüssigen Träger aus Kohlenwasserstoff in dem Maße unlösbar ist, das nicht mehr als 0,1 Gew.% in demselben lösbar sind. Jeder passende Ladungsrichtungsgeber, wie etwa z. B. eine Mischung aus Phosphatester und Aluminiumkomplex kann für flüssige Entwickler ausgewählt werden in verschiedenen wirksamen Mengen, wie etwa z. B. in Ausführungsformen von ungefähr 1 bis 1000 mg des Ladungsrichtungsgebers pro Gramm Tonerteststoff und vorzugsweise 10 bis 100 mg/g. Entwicklerfeststoffe schließen Tonerharz, Pigment und optional eine Ladungshilfe ein.
Flüssige Entwicklermaterialien enthalten vorzugsweise einen Farbstoff, welcher in den Harzpartikeln dispergiert ist. Farbmittel, wie etwa Pigmente, oder Farbstoff, wie Schwarz, Weiß, Cyan, Magenta, Gelb, Rot, Blau, Grün, Blau, und Mischungen, wobei jedes Farbmittel 0,1 bis 99,9 Gew.-% der Farbmittelmischung umfassen kann, mit einem zweiten Farbmittel, welches den übrigen Prozentsatz desselben umfasst, sind vorzugsweise vorhanden, um verborgene Bilder sichtbar zu machen. Das Farbmittel kann in den Harzpartikeln in einer wirksamen Menge von beispielsweise ungefähr 0,1 bis ungefähr 60% und vorzugsweise von ungefähr 10 bis ungefähr 30%, bezogen auf das Gewicht, basierend auf dem gesamten Gewicht der Feststoffe, welche in dem Entwickler vorhanden sind, vorhanden sein. Die Menge des ausgewählten Farbmittels kann in Abhängigkeit von der Verwendung des Entwicklers variieren; wenn beispielsweise das Tonerbild verwendet wird, um ein chemisch widerstandsfähiges Bild auszubilden, ist ein Pigment nicht notwendig. Selbstverständlich können unpigmentierte entwickelte Materialien ebenso verwendet werden, um die gedruckten Bilder auszuwählen. Beispiele für Farbmittel, wie etwa Pigmente, welche ausgewählt werden können, schließen Kohlenstoffschwarz, erhältlich von beispielsweise Cabot Corporation (Bosten, MA), wie MONARCH 1300^®, REGAL 330^® und BLACK PEARLS^® und Farbpigmente, wie FANAL PINK^®, PV FAST BLUE^®, Titandioxid (weiß) und Paliotol Yellow D1155; ebenso wie eine Vielzahl von Pigmenten ein, welche aufgezählt und verdeutlicht sind in US-Patenten 5,223,368; 5,484,670, wobei deren Offenbarung vollständig hierbei als Referenz einbezogen wird.
Wie vorstehend erörtert, wird zusätzlich zu dem flüssigen Träger und den Tonerpartikeln, welche typischerweise die flüssigen Entwicklermaterialien aufbauen, eine Ladungsrichtungsverbindung (manchmal als Ladungssteuerungsadditiv bezeichnet) ebenso bereitgestellt, um eine gleichförmige Ladung auf den Markierungspartikeln in der Betriebslösung des flüssigen Entwicklermaterials durch Vermitteln einer elektrischen Ladung von ausgewählter Polarität (positiv oder negativ) für die Markierungspartikel zu erleichtern und beizubehalten.
Beispiele von geeigneten Ladungsrichtungsverbindungen und Ladungssteuerungsadditiven schließen Lecithin, erhältlich von Fisher Inc.; OLOA 1200, ein Polyisobutylensuccinimid, erhältlich von Chevron Chemical Company; basisches Bariumpetronat, erhältlich von Witco Inc.; Zirkoniumoktoat, erhältlich von Nuodex; ebenso wie verschiedene Formen von Aluminiumstearat; Salze von Calcium, Mangan, Magnesium und Zink; Heptansäure; Salze von Barium, Aluminium, Kobalt, Mangan, Zink, Cer und Zirkoniumoktoate und Ähnliches ein. Die Verwendung von aus vier Ladungen bestehenden Richtungsgebern, wie sie in der Patentliteratur offenbart, können ebenso wünschenswert sein. Die Ladungssteueradditive können in einer Menge von ungefähr 0,01 bis ungefähr 3 Gew.-% und vorzugsweise von ungefähr 0,02 bis ungefähr 0,20% der Feststoffe, bezogen auf das Gewicht der Entwicklerzusammensetzung, vorhanden sein.
Die Anwendung von Entwicklermaterial auf die fotoleitende Oberfläche vermindert selbstverständlich die gesamte Menge der betriebsfertigen Lösung von Entwicklermaterial in dem Vorratsbehälter 10. Im Fall von flüssigen Entwicklermaterialien werden die Markierungspartikel in den Bildbereichen abgereichert; die Trägerflüssigkeit wird in den Bildbereichen (gefangen zwischen den Markierungspartikeln) und in Hintergrundbereichen abgereichert und kann ebenso durch Verdampfen abgereichert werden; und die Ladungsrichtungsgeber werden in den Bildbereichen (gefangen in der Trägerflüssigkeit) abgereichert, in den Bildbereichen an die Markierungspartikel adsorbiert und in den Hintergrundbereichen abgereichert. Daher wird im Allgemeinen der Behälter 10 dauernd nachgefüllt, wie jeweils notwendig, durch die Zugabe von Entwicklermaterial oder ausgewählten Komponenten desselben, z. B. im Fall von Flüssigentwicklermaterialien durch die Zugabe von Flüssigkeitsträger, Markierungspartikeln, und/oder Ladungsrichtungsgeber, zu dem Vorratsbehälter 10. Da die gesamte Menge von jeder Komponente, welche das Entwicklermaterial aufbaut, welches zur Entwicklung des Bildes verwendet wird, in Abhängigkeit von der Fläche der entwickelten Bildbereiche und der Hintergrundabschnitte des verborgenen Bildes auf der fotoleitenden Oberfläche variieren kann, variieren die spezifischen Mengen von jeder Komponente des flüssigen Entwicklermaterials, welche dem Vorratsbehälter 10 zugeführt werden müssen, mit jedem Entwicklungszyklus. Beispielsweise wird ein entwickeltes Bild, welches einen großen Anteil von gedrucktem Bildbereich aufweist, einen größeren Verbrauch von Markierungspartikeln und/oder Ladungsrichtungsgebern von dem Behälter für Entwicklermaterial verursachen, verglichen mit einem entwickelten Bild, welches eine geringe bedruckte Bildfläche aufweist.
Daher ist es in der Technik bekannt, dass, wenngleich die Nachfüllrate der Flüssigträgerkomponente des flüssigen Entwicklermaterials durch einfaches Prüfen des Niveaus des flüssigen Entwicklers in dem Vorratsbehälter 10 gesteuert werden kann, die Rate zur Nachfüllung der Markierungspartikel und/oder der Ladungsgeberkomponenten des flüssigen Entwicklermaterials in dem Behälter 10 auf eine kompliziertere Weise gesteuert werden müssen, um eine korrekte, vorbestimmte Konzentration für eine ordnungsgemäße Funktion der Markierungspartikel und der Ladungsrichtungsgeber in der betriebsfertigen Lösung aufrechtzuerhalten, welche in dem Vorratsbehälter 10 gelagert ist (obwohl die Konzentration aufgrund der Änderung von betriebsbedingten Parametern mit der Zeit variieren kann). In der Patentliteratur und anderweitig wurden Systeme offenbart, zum systematischen Wiederauffüllen von individuellen Komponenten, welche das Flüssigentwicklermaterial aufbauen (Flüssigkeitsträger, Markierungspartikel und/oder Ladungsrichtungsgeber), wenn diese von dem Behälter 10 während des Entwicklungsprozesses abgereichert werden. Siehe z. B. US-A-5923356 und die darin zitierten Bezugsdokumente.
Dei vorliegende Erfindung betrachtet hingegen ein System zum Wiedernachfüllen von Entwicklermaterial, welches in der Lage ist, individuelle Farbkomponenten systematisch wieder nachzufüllen, welche eine kundenwählbare Zusammenstellung von Farbentwicklungsmaterial aufbauen. Als solches schließt das Nachfüllsystem der vorliegenden Erfindung eine Vielzahl von Vorratsgebern 15A, 15B, 15C, ... 15Z mit unterschiedlich gefärbten Konzentraten ein, wobei mindestens ein Paar derselben funktionsweise verbunden sind mit dem Betriebsvorratsbehälter über ein zugehöriges Ventil 16A, 16B, 16C, ... 16Z oder andere geeignete Vorratssteuereinrichtungen. Vorzugsweise enthält jeder Vorratsgeber ein Konzentrat von Entwicklermaterial einer bekannten, grundlegenden oder primären Farbkomponente, welche in einem gegebenen Farbabgleichsystem verwendet werden. Es ist anzumerken, dass jeder aus der Vielzahl der Vorratsgeber 15A–15Z mit dem Behälter verbunden sein kann oder es können nur ausgewählte Vorratsgeber mit dem Behälter 10 verbunden sein. Unter bestimmten Umständen, wie etwa beschränktem Raum oder beschränkten Kosten, kann es beispielsweise wünschenswert sein, ausschließlich die Geber 15A, 15B und 15C zu verwenden, welche ein vereinfachtes Farbabgleichsystem aufbauen.
In einer bestimmten Ausführungsform schließt das Wiederauffüllsystem sechzehn Vorratgeber ein, wobei jeder Vorratgeber ein unterschiedliches Entwicklermaterial einer grundlegenden Farbe bereitstellt, entsprechend zu den sechzehn grundlegenden oder aufbauenden Farben des Pantone^® Color Matching System derart, dass Farbformulierungen, welches üblicherweise hierdurch bereitgestellt werden, verwendet werden können, um mehr als 1000 wünschenswerte Farben und Schattierungen beim Drucken von kundenwählbaren Farben zu erzeugen. Bei der Verwendung dieses Systems können bis zu nur zwei unterschiedliche Farbentwicklermaterialien, beispielsweise von den Vorratsbehältern 15A und 15B in dem Behälter 10 kombiniert werden, um den Farbumfang von kundenwählbaren Farben weit über die Farben auszudehnen, welche mittels Halbtonbilderzeugungstechniken oder sogar Farben, welche durch das Mischen von nur gelb, magenta, cyan und schwarz gefärbten Entwicklermaterialien erhältlich sind.
Eine wesentliche Komponente der Mischung und Steuerung von Farbentwicklermaterial der vorliegenden Erfindung ist ein Mischsteuersystem. Da unterschiedliche Komponen ten des vermengten oder gemischten Entwicklermaterials in dem Behälter 10 mit unterschiedlicher Rate entwickelt werden, wird eine Mischsteuerung 42 für kundenwählbare Farbe bereitgestellt, um geeignete Mengen von jedem Farbentwicklermaterial in den Vorratsbehältern 15A, 15B, ... oder 15Z zu bestimmen, welche benötigt werden können, um zu dem Vorratsbehälter 10 zugefügt zu werden und um in gesteuerter Weise jede dieser geeigneten Mengen von Entwicklermaterial zuzuführen. Die Steuerung 42 kann den Aufbau von jeder bekannten, Mikroprozessor-basierenden Speicher- und Prozessoreinrichtung aufweisen, wie sie im Stand der Technik gut bekannt ist.
Die Vorgehensweise, welche durch das Steuersystem für Farbmischung gemäß der vorliegenden Erfindung bereitgestellt wird, schließt eine Messeinrichtung 40 ein, beispielsweise einen optischen Fühler zur Überwachung der Farbe des flüssigen Entwicklermaterials in dem Behälter 10. Es ist anzumerken, dass, wenngleich eine spektrofotometrische Vorgehensweise für die Farbmessung äußerst kompromisslose Farbmessungen bereitstellen kann, können die hohen Kosten und Computeranforderungen Vorteile für eine grundlegendere Technologie bedeuten. Wenngleich der Fühler 40 verschiedene Ausführungen annehmen kann und aus vielen verschiedenen Typen, wie sie im Stand der Technik gut bekannt sind, bestehen kann, schließt die bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Filterserie zur Messung der Farbe des Entwicklermaterials ein, welches aus dem Behälter 10 für Entwicklermaterial zu dem Geber 20 für Entwicklermaterial geliefert wird. Die in der vorliegenden Erfindung betrachtete Filterserie ist schematisch in 1 als Messeinrichtung 40 dargestellt, welche so angeordnet ist, dass sie das flüssige Entwicklermaterial misst, welches von dem Behälter 10 für flüssiges Entwicklermaterial zu dem Geber 20 für Entwicklermaterial transportiert wird. Der Fachmann wird erkennen, dass verschiedene Einrichtungen mit Filtern vieler Wellenlängen verwendet werden können, um die Farbe von Entwicklermaterial zu erfassen, einschließlich Einrichtungen, welche in dem Behälter 10 für flüssiges Entwicklermaterial eingetaucht sind, oder Einrichtungen, welche die Lichtabschwächung über das gesamte Volumen des Behälters 10 überwachen.
Der Sensor 40 ist mit der Steuerung 42 verbunden, um den Fluss der unterschiedlich gefärbten flüssigen Entwicklermaterialien zum Wiederauffüllen von den Vorratsgeber 15A–15Z zu steuern, welche den Grundbestandteilen von Farben eines Farbabgleichsystem entsprechen, und welche zu dem Vorratsbehälter 10 für flüssiges Entwicklerma terial von jedem der Vorratsgeber 15A–15Z geliefert werden sollen. In einer bevorzugten Ausführungsform, wie sie in 1 gezeigt ist, ist die Steuerung 42 mit den Steuerventilen 16A–16Z verbunden, um dieselben wahlweise zu aktivieren, um den Fluss des flüssigen Entwicklermaterials von jedem der Vorratsgeber 15A–15Z zu steuern. Es ist anzumerken, dass diese Ventile durch Pumpeinrichtungen oder jedwelche andere passende Flusssteuermechanismen, wie sie im Stand der Technik bekannt sind, ersetzt werden können, um hierdurch ersetzt zu werden.
Wie vorstehend erwähnt, schließt der Sensor 40 eine Folge von Filtern gemäß der vorliegenden Erfindung ein. Als solches schließt der Sensor 40 eine geeignete Lampe, Filter und einen Fotodetektor ein, wobei Licht von der Lampe durch die Filter und auf das Entwicklermaterial transmittiert wird. Das Reflexionsvermögen, die Transmission oder die Emission des Entwicklermaterials, wenn es beleuchtet wird durch das Licht, welches durch jedes Filter fällt. In einer gut erkennbaren Vorgehensweise wird eine vorbestimmte Anzahl von relativ schmalbandigen Filtern mit Transmissionsspitzen, welche über das sichtbare Spektrum hin verteilt sind, verwendet, um die spektrale Verteilung einer Probe zu bestimmen, in diesem Fall des Entwicklermaterials, welches gemessen wird. Durch die Verwendung einer ausreichenden Anzahl von Filtern mit Filtertransmissionen, welche auf ausreichend engen Wellenlängen begrenzt sind, kann eine unterscheidbare spektrale Leistungsverteilung durch die Folge der Filter bereitgestellt werden, um die Grundfarbenkomponenten zu unterscheiden, welche das Entwicklermaterial aufbauen, um die Farbe desselben festzulegen.
Die spektrale Verteilungsinformation kann ebenso verwendet werden, um die Farbe von Entwicklermaterialien in Bezug auf bestimmtes Farbkoordinatensystem festzulegen, wie etwa beispielsweise das gut bekannte, standardisierte Farbbenennungssystem zur Festlegung von gleichförmigen Farbräumen, welches durch die Commission Internationale de I'Eclairage (CIE) entwickelt wurde. Das CIE-Farbspezifikationssystem verwendet so genannte "Tristimuluswerte", um Farben zu spezifizieren, und geräteunabhängige Farbräume aufzubauen. Die CIE-Standards sind sehr gebräuchlich, weil gemessene Farben sofort in den von CIE empfohlenen Koordinatensystemen durch die Verwendung von relativ bündigen mathematischen Transformationen ausgedrückt werden können.
Sobald die Farbe des überwachten Entwicklermaterials bestimmt ist, wird die Farbe der gemessenen Probe, wie sie durch die spektrale Verteilung oder die Tristimuluswerte festgelegt sein kann, neben anderen Einheiten der Messung, mit den bekannten Werten verglichen, welche der gewünschten Ausgabefarbe entsprechen (wie sie durch das Farbabgleichsystem bereitgestellt werden kann), um die genaue Farbformulierung zu bestimmen, welche in dem Vorrat von betriebsmäßigem Entwicklermaterial notwendig ist, um einen korrekten Farbabgleich zu erhalten. Diese Information wird durch die Steuerung 42 verarbeitet, um wahlweise die Ventile 16A–16Z zu aktivieren, um systematisch ausgewählte Mengen von Konzentrat von Entwicklermaterial, welches ausgewählten Grundfarbenkomponenten entspricht, von den ausgewählten Vorratsgebem 15A–15Z zu dem Behälter 10 abzugeben.
Summarisch gesehen wird der Sensor 40 in der Form einer Folge von Filterelementen in Kombination mit einer Lichtquelle und einem Lichtdetektor bereitgestellt, um Messungen bereitzustellen, welche verwendet werden können, um die Steuerung der Farbmischung bereitzustellen. Messungen, welche von der Folge von Filtern erhalten werden, werden mit einer a priori-Kenntnis von ähnlichen optischen Eigenschaften der Grundfarbenkomponenten verglichen, welche das kundenwählbare Farbentwicklermaterial aufbauen, um eine Abschätzung der Konzentrationsniveaus von jeder Farbkomponente in dem Behälter bereitzustellen, ebenso wie die Korrektur, welche notwendig ist, um die angestrebten Konzentrationsniveaus zu erhalten, welche zu der gewünschten kundenwählbaren Farbausgabe führen. Auf diese Weise stellt die Folge von Filtern eine Messung von ausgewählten optischen Eigenschaften des gemischten Entwicklermaterials in dem Behälter 10 bereit, wobei diese Information von optischen Eigenschaften nachfolgend zu der Steuerung 42 übertragen wird, welche die gemessene Information der optischen Eigenschaften mit entsprechenden, bekannten Werten der optischen Eigenschaften der gewünschten Ausgabefarbe vergleicht, wie sie in einer Nachschlagtabelle oder Ähnlichem in einer Speichereinrichtung gespeichert sein können. Diese Information wird verwendet, um die geeigneten Mengen von jeder Farbkomponente zu bestimmen, welche zu dem Behälter 10 durch die Aktivierung der Ventile 16A–16Z jeweils zugeführt werden sollte.
2 ist eine vereinfachte Darstellung und zeigt im Einzelnen das Zusammenwirken des Sensors 40 mit dem Transportrohr 18 wie oben beschrieben. In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Abschnitt des Rohrs 18, welcher dazu gedacht ist, dass die gewünschte Mischung der Farbmittel dasselbe durchläuft, mit zwei Fenstern ausgestattet oder im Wesentlichen mit lichtdurchlässigen Bereichen wie in 2 mit Bezugszeichen 36 gezeigt. Eine Lichtquelle 38 bewirkt, dass Licht durch die zwei Fenster 36 und durch einen Querschnitt des Rohres 18 durchtritt, wobei das Licht von der Lichtquelle 38 durch die Mischung der Farbmittel, welche das Transportrohr 18 durchläuft, durchdringt. Das durch die Farbmittelmischung fallende Licht durchdringt beide Fenster 36 und fällt auf jeden der Fotodetektoren 50 des Sensors 40.
Jeder einzelne Fotodetektor 50 auf dem Sensor 40 ist mit einem lichtdurchlässigen Filter (nicht gezeigt) auf demselben ausgestattet, so dass nur Licht eines bestimmten Wellenlängenbereiches durch dasselbe dringt. In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden sechs individuelle Fotosensoren 50 auf dem Sensor 40 bereitgestellt, wobei jeder mit einem unterschiedlichen lichtdurchlässigen Filter auf demselben ausgestattet ist, was nachstehend eingehend beschrieben wird. Es ist anzumerken, dass ein lichtdurchlässiges Filter, wie es auf jedem der individuellen Fotodetektoren 50 angeordnet ist, typischerweise ein chemisches Filter ist, welches eine lichtdurchlässige Beschichtung über dem bestimmten Fotodetektor 50 ausbildet, und typische Materialien für ein derartiges Filter schließt Polyamid oder Acryl ein. Interterenzfilter werden ebenso als "lichtdurchlässige" Filter angesehen.
Wenngleich die verdeutlichte Ausführungsform ein System zeigt, bei welchem Licht durch die Mischung der Farbmittel transmittiert und auf den Fühler 40 geleitet wird, könnte jedoch eine äquivalente Anordnung bereitgestellt werden, in welcher das Licht, welches von den Farbmitteln reflektiert wird auf den Fühler 40 geleitet wird. Ob das System insgesamt sich auf Licht stützt, welches durch die Mischung von Farbmitteln transmittiert wird oder welches von der Mischung der Farbmittel reflektiert wird, kann von Faktoren, wie etwa dem Verhältnis von Feststoffen in dem Farbmittel abhängen oder ob die Farbmittelmischung auf einem Substrat angeordnet ist (wie etwa beispielsweise, wenn die Farbmittelmischung durch Entwickeln der Mischung auf einem Fotoaufnehmer oder durch Übertragen der entwickelten Mischung auf ein Substrat, wie etwa ein Blatt Papier, erhalten wird).
Gemäß der vorliegenden Erfindung sollte es mehr als drei Fotosensoren mit unterschiedlicher gefilterter Wellenlänge auf dem Sensor 40 geben; in einer tatsächlichen Ausführungsform ergeben sechs Fotosensoren 50 zufriedenstellende Ergebnisse. Der Sensor 40 mit unterschiedlich gefilterten Fotodetektoren 50 kann von einem CCD- oder CMOS-basierenden abbildenden Chip von Farbfotosensoren vom Typ einer grundlegenden Chipauslegung, wie sie im Stand der Technik bekannt ist, dadurch abgeleitet werden, dass Filter den verschiedenen Fotosensoren auf dem Chip auf eine neuartige Weise zugeordnet werden. In Bezug auf deren Zentralwellenlängen und -breiten sollten die Filter zusammengenommen Bereiche von Licht ausfiltern aus einem in der Wirkung zusammenhängenden Bereich von Wellenlängen und dieser Bereich sollte vorzugsweise das sichtbare Spektrum überdecken. Weiterhin können zwischen dem Transportrohr 18 und den Fotodetektoren 50 des Sensors 40 eine beliebige Anzahl von optischen Elementen (nicht gezeigt) bereitgestellt werden, welche das Licht von der Lichtquelle 38, welches die Farbmittelmischung durchläuft, auf den Sensor 50 fokussieren oder in anderer Weise geleiten; in einer praktikablen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung würde ein derartiges optisches Element typischerweise einen Abschnitt eines optischen Faserkabels einschließen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung können die Signale, welche von einer relativ kleinen Anzahl (wie etwa sechs) von Fotosensoren abgeleitet werden, welche Licht erhalten, welches die Farbmischung durchlaufen hat, verwendet werden, um eine genaue Gruppe von Farbmessungen abzuleiten, von welchen die genauen Farbeigenschaften der Farbmittelmischung jederzeit ermittelt werden können. Um ein Farbmesssystem der typischerweise gewünschten Exaktheit und Genauigkeit zu erhalten, würde im Stand der Technik typischerweise ein Spektrofotometer anstelle des relativ einfachen Sensors 40 notwendig sein. Während ein Spektrofotometer ein genaues Profil der Teilung der Wellenlängen in einer Lichtprobe erhalten könnte, arbeitet das Spektrofotometer nach dem Prinzip der physikalischen Trennung, wie etwa mittels eines Prismas oder einer äquivalenten Einrichtung, der primären Farben des Lichtes und darauf folgend werden die getrennten Farben auf einen oder mehrere im Wesentlichen ungefilterte Fotodetektoren geleitet. Im Gegensatz dazu wird in der vorliegenden Erfindung eine relativ kleine Anzahl von Fotodetektoren bereitgestellt, wobei jeder Fotodetektor 50 mit einem relativ preisgünstigen lichtdurchlässigen Filter auf demselben ausgestattet ist.
Ein Verfahren zum Ausführen des Steuerungsprozesses der Farbmischung, welches durch die vorliegende Erfindung bereitgestellt wird, wird nachfolgend beschrieben. Zunächst wird Licht, welches durch jedes der Filter läuft, durch einen Fotodetektor 50 detektiert, wobei eine Gruppe von N-Filtersignalen erzeugt wird, welche als f_n bezeichnet wird, wobei diese der Anzahl von Filterelementen entspricht, welche durch die Variable N gekennzeichnet ist. Unter der Annahme, dass es i-Zusammenstellungen von Entwicklermaterialien (Farbmitteln) gibt, welche einer Anzahl von Grundfarbenkomponenten entsprechen, welche verwendet werden, um ein kundenwählbares Farbentwicklermaterial zu erzeugen, kann die Zusammenstellung von jeder Farbkomponente, welche das Entwicklermaterial aufbaut, welches durch den Filter läuft, bezeichnet als w_i, aus den Filterantworten f_n wie folgt berechnet werden: {wi} = F({fn})
Ein Verfahren, um diese Berechnung durchzuführen verwendet die vorstehend bestimmte Matrix A_ni: wi = ΣnAnifn
Im Allgemeinen wird es einen eindeutigen Wert oder "Gewichtung" A_ni für jede Kombination von Filter n und Farbmittel i geben; auf diese Weise könnte man eine n × i-Matrix der Werte der Gewichte A_ni für eine Gruppe von Farbmitteln und Filtern aufbauen. Die A_ni stehen im Prinzip mit dem Absorptionsspektrum der Komponenten des Entwicklermaterials und dem Transmissionsspektrum der Filter in Beziehung. Die A_ni können jedoch am günstigsten durch Anpassen der Filtersignale von einer bekannten Gruppe von gemischten Entwicklermaterialien angepasst werden. Die Genauigkeit von jedem w_i kann verbessert werden durch die Kenntnis davon, welche Komponenten zu dem gemischten Entwicklermaterial hinzugefügt werden.
In einem ersten Verfahren, durch welches die vorliegende Erfindung ausgeführt werden kann, wird eine Gruppe von Filtern auf Fotodetektoren 50 verwendet, welche gleich der Gesamtzahl der Farbmittel oder Grundfarbenkomponenten ist, aus welchen alle kundenwählbaren Farben gemischt werden. Die Transmission von Licht durch jede Komponente und jedes Filter wird gemessen und die daraus resultierende Matrix wird invertiert, um eine Matrix von Gewichten A_ni für jede Kombination von Filter n und Farbmittel i zu erhalten.
Bei einem zweiten Verfahren, mit welchem die Erfindung ausgeführt werden kann, wird eine Gruppe von Filtern verwendet, welche nicht gleich der gesamten Anzahl von Farbmitteln sein muss, aus welchen alle kundenwählbaren Farben gemischt werden. Die Filterantworten einer großen Gruppe von gemischten Tonern werden gemessen und A_ni wird erhalten durch Minimierung des RMS-Fehlers zwischen bekannten und ermittelten Konzentrationen w_ik, für die i-te Komponente der k-ten Mischung.
Bei einem dritten Verfahren, mit welchem die Erfindung ausgeführt werden kann, wird eine Gruppe von Filterantworten und eine Gruppe von bekannten Konzentrationen für eine große Gruppe von gemischten Tonern verwendet, um ein neuronales Netz einzuüben. Die oben definierte Matrixmultiplikation wird durch eine Berechnung im neuronalen Netz ersetzt: {wi} = NN({fn})wobei die geschwungenen Klammem bedeuten, dass ein Satz von Filterfunktionen in das neuronale Netz eingegeben wird und ein Satz von Gewichten abgegeben wird.
Bei einem vierten Verfahren, mit welchem die Erfindung ausgeführt werden kann, wird eine Gruppe von Filtern verwendet, welche nicht gleich der gesamten Anzahl von primären oder Grundfarbenkomponenten sein muss, aus welchen alle kundenwählbaren Farben gemischt werden. Bei diesem Verfahren werden die Filterantworten einer großen Gruppe von gemischten Entwicklermaterialien gemessen. Unterschiedliche Gruppen von A_ni werden für unterschiedliche Untergruppen von Farbmitteln aus der gesamten Gruppe der Farbmittel erhalten, wobei die Untergruppen gemischte Kombinationen von primären Farbmittelkomponenten sind. Es wird beispielsweise eine Gruppe von A_ni für jede einzigartige Untergruppe von primären Entwicklermaterialien, wie etwa Gelb und Rot; Gelb und Blau; Blau und Rot; Gelb, Blau und Rot; etc. erhalten. Wiederum wird jede Gruppe von A_ni durch Minimieren des RMS-Fehlers zwischen bekannten und ermittelten Konzentrationen w_ik für die i-te Komponente und die k-te Mischung in der Gruppe erhalten. Anstatt eine einzige große Matrix von Gewichten A_ni zu verwenden, welche jede Kombination von Filter n und zur Verfügung stehendem Farbmittel i in einer großen Gruppe von zur Verfügung stehenden Farbmitteln in Beziehung setzt, resultiert daher aus dieser Technik eine Vielzahl von kleineren Matrizen, wobei jede kleine Matrix Gewichte einschließt, welche jedes Filter n mit einer Untergruppe (wie etwa zwei) von Farbmitteln in Beziehung setzt. Wenn daher im Voraus bekannt ist, dass beispielsweise nur blaue und gelbe Farbmittel sich in der Mischung befinden würden, ist nur die kleine Matrix notwendig, welche ausschließlich die Fotosensorausgaben mit Gelb und Blau in Beziehung setzt (für eine n × 2-Matrix); wenn bekannt ist, dass ausschließlich blaues und rotes Farbmittel in der Mischung vorhanden sind, wird eine unterschiedliche kleine Matrix verwendet. In Verbindung mit der Druckvorrichtung der 1 ist wahrscheinlich im Voraus bekannt, welche Untergruppe von Farbmitteln von den Vorratsgeber 15A, 15B, 15C, ... 15Z sich in dem Rohr 18 zu einer bestimmten Zeit befinden. Diese kleineren Matrizen ersparen nicht nur Rechnerzeit in einem Steuersystem in Realtime, sondern werden wahrscheinlich genauere Ergebnisse liefern als eine einzelne große Matrix, welche versucht, jedes mögliche Farbmittel zu berücksichtigen. Ebenso ist es als eine praktikable Maßnahme möglich, dass ein einzelnes bestimmtes Gewicht A_ni, welches ein einziges Filter n mit einem einzigen Farbmittel i in Beziehung setzt, einen unterschiedlichen Wert aufweisen kann in einer unterschiedlichen kleinen Matrix: beispielsweise kann ein bestimmter Wert von A_ni, welcher ein 570 nm-Filter mit einem gelben Farbmittel in Beziehung setzt, unterschiedlich sein in einer gelben und einer blauen kleinen Matrix, in einer gelben und einer roten kleinen Matrix und in einer großen Matrix, welche die Gruppe von allen zur Verfügung stehenden Farbmitteln berücksichtigt.
Die Leistungsfähigkeit von einigen der vorstehend offenbarten Prozesse wurden mittels Modellierverfahren überprüft. Es wurde beispielsweise ermittelt, dass ein Satz von sechs Farbmitteln, nämlich in Farben ähnlich Pantone's Gelb; Warmes Rot; Robinrot; Reflexblau; Prozessblau; und Grün, ungefähr 75% der kundenwählbaren Farben gemäß Pantone reproduziert. Transmissionsspektren von 70 Mischungen dieser Primären wurden berechnet, wobei jedes gemischtes Entwicklermaterial einen gesamten Feststoffgehalt von 1% (Gewicht) und 2–3 grundlegende Farbkomponenten (d. h. Untergruppen von Farbmitteln) aufweist. Die Komponentenkonzentrationen unterscheiden sich von einer Mischung zur nächsten um so kleine Mengen wie 0,01% (Gewicht). Es wurden ebenso Filterantworten von idealisierten Gruppen von Gauss'schen Filtern berechnet, wobei jedes Filter durch seine Zentralwellenlänge und seine gesamte Breite bei der halben maximalen Transmission spezifiziert wird.
In einem Modellierungsbeispiel, welches sechs Filter mit der Breite von 25 nm verwendet, welche bei 425, 475, 525, 575, 625 und 675 nm jeweils zentriert sind, wurde herausgefunden, dass das direkte Verfahren zur Berechnung der Komponentenkonzentrationen nur annähernd ist und von null verschiedene Konzentrationsmessungen für einige Grundfarbenkomponenten ergeben kann, welche nicht notwendigerweise in einer gegebenen Mischung vorhanden sind, ebenso wie negative geschätzte Konzentrationen. (In den nachstehenden Ansprüchen wird auf "Verhältnisse" von verschiedenen Farbmitteln in einem zu prüfenden Material Bezug genommen. Diese Bezeichnung soll jedwelche Messung einer Menge von Farbmitteln, wie etwa Festgewicht, chemische Konzentration von Flüssigkeit in Flüssigkeit oder Feststoff in Flüssigkeit, etc., einschließen.) Diese unwichtigen Berechnungen können überschlägig korrigiert werden durch Einsetzen von null für alle negativ abgeschätzten Konzentrationen und durch Verwendung des Wissens über die Mischungen, um die abgeschätzten Konzentrationen von nicht verwendeten Komponenten derart auf null zu bringen, dass der RMS-Fehler in den abgeschätzten Konzentrationen im Wesentlichen korrigiert werden kann. Der RMS-Fehler in den individuellen Komponentenkonzentrationen war ungefähr 0,36% (Gewicht). Durch geeignete Anpassung der Filterpositionen und Breiten wurde ein verbesserter Satz von Filtern wie folgt festgelegt:
Diese neuen Filter liefern einen RMS-Fehler von 0,20% (Gewicht). Selbstverständlich kann eine weitere Optimierung des Filtersatzes den RMS-Fehler weiter verringern. Diese Abschätzungen können jedoch ausreichend genau sein für eine grobe Farbsteuerung und können einige Anwendungen befriedigen.
Mit Bezug auf die vorstehende Tabelle der Eigenschaften von verschiedenen Filtern, welche auf den Fotodetektoren 50 angeordnet sind, bezieht sich die vorstehend erwähn te "Breite" auf das allgemeine Verhalten der Gaussverteilung von Farbempfindlichkeiten eines bestimmten Fotodetektors 50, welcher ein bestimmtes lichtdurchlässiges Filter auf demselben aufweist. Kurz gesagt, bedeutet in der verdeutlichten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die "Breite", welche mit einem bestimmten Filter mit einem Zentrumswert für den Durchgang einer bestimmten Wellenlänge verbunden ist, dass die Breite der Abstand von dem Zentrum in Nanometer ist, bei welchem die Hälfte der Intensität des durchgelassenen Lichtes bei dem Zentralwert empfangen wird. Bei einem Filter mit einem Zentrum von 400 nm und einer Breite von 25 nm wird daher Licht bei 425 nm oder 375 nm ein von dem Fotodetektor 50 ausgegebenes Signal bei der Hälfte der Intensität von Licht von 400 nm, welches auf den Fotodetektor 50 fällt, erzeugen.
In einem weiteren Beispiel wurde der vorstehende erste Satz von sechs Filtern verwendet, um auf empirische Weise die A_ni anzupassen, was in einer Verminderung des RMS-Fehlers auf ungefähr 0,067% (Gewicht) führte. Auf ähnliche Weise vermindert eine empirische Anpassung der A_ni entsprechend dem zweiten Filtersatz den RMS-Fehler auf 0,040% (Gewicht) und stellt auf diese Weise eine wesentlich genauere Farbsteuerung als das erste Verfahren bereit.
Bei einem weiteren Versuch wurde die Prüfgruppe von 70 Mischungen in Untergruppen eingeteilt, wobei jede Untergruppe aus zwei bis drei primären Entwicklermaterialien bestand. Für jede Untergruppe von Mischungen wurde ausschließlich der erste Filtersatz verwendet und eine Gruppe von A_ni wurde empirisch optimiert, wobei i sich ausschließlich auf die Primären, welche in der Mischungsuntergruppe verwendet wurden, bezog. Für 13 Mischungen von Gelb und Warmrot in der Prüfgruppe verringerte die empirische Optimierung der 2 × 6 A_ni-Matrix den RMS-Fehler auf 0,001% (Gewicht). Für 8 Mischungen von Gelb und Rubinrot in der Prüfgruppe verringerte die empirische Optimierung der 2 × 6 A_ni Matrix den RMS-Fehler auf 0,001% (Gewicht). Für 6 Mischung von Warmrot und Rubinrot in der Prüfgruppe verminderte die empirische Optimierung der 2 × 6 A_ni-Matrix den RMS-Fehler auf weniger als 0,001% (Gewicht). Da die Prüfgruppe nur 3 Mischungen von Gelb, Rubinrot und Prozessblau enthält, wurde die Gruppe mit drei zusätzlichen Mischungen ergänzt, welche einen größeren Bereich von Komponentenzusammenstellungen abdeckt, als die Mischungen in der ursprünglichen Prüfgruppe. Die sich ergebende empirische Optimierung der 3 × 6 A_ni-Matrix verringerte den RMS-Fehler auf 0,006% (Gewicht). Für 7 Mischungen von Prozessblau und Grün in der Prüfgruppe verminderte sich weiterhin bei der empirischen Optimierung der 2 × 6 A_ni-Matrix der RMS-Fehler auf 0,001% (Gewicht). In allen Fällen wurde herausgefunden, dass die Genauigkeit der Abschätzungen der Komponentenkonzentration groß genug ist, um alle Farben in der Prüfgruppe für das Farbsteuersystem klar zu unterscheiden.
Es ist anzumerken, dass die vorstehenden Verfahren nur einige aus mehreren und unterschiedlichen Prozessen repräsentieren, welche zur Steuerung der Mischung der Farbkomponenten unter Verwendung einer Folge von Filtern implementiert werden könnte, um eine spezifizierte Ausgabefarbe bereitzustellen.
Zusammenfassend stellt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Steuerung der Farbmischung in einem elektrostatografischen Drucksystem bereit. Ein Entwicklerbehälter, welcher eine betriebsfähige Lösung eines Entwicklermaterials von kundenwählbarer Farbe enthält, wird fortlaufend mit der Farbe desselben wieder aufgefüllt, welche gesteuert und aufrechterhalten wird durch ausgewähltes Variieren der Wiederauffüllrate von verschiedenen Farbkomponenten, welche dem Vorratsbehälter zugeführt werden. Es wird eine Folge von Filterelementen verwendet, um die optischen Eigenschaften des Entwicklermaterials in dem Vorratsbehälter zu messen, so dass die entsprechenden optischen Eigenschaften desselben in Übereinstimmung gebracht werden können mit entsprechenden angestrebten optischen Eigenschaften. Die vorliegende Erfindung kann verwendet werden, um die Farbe von Entwicklermaterial in einem Vorratsbehälter zu steuern und aufrechtzuerhalten durch die fortlaufende Überwachung und Korrektur derselben, um ein bestimmtes Verhältnis von Farbkomponenten in dem Vorratsbehälter über ausgedehnte Zeitperioden, welche mit sehr langen Druckaufträgen verbunden sind, aufrechtzuerhalten. Die vorliegende Erfindung kann ebenso verwendet werden, um eine kundenwählbare Farbe in situ zu mischen, wobei angenäherte Mengen von primären Farbkomponenten anfänglich abgelegt und in dem Vorratsbehälter für Entwicklermaterial gemischt werden, wobei diese Mischung des Entwicklermaterials laufend überwacht und angepasst wird, bis die Mischung vorbestimmte optische Zieleigenschaften erreicht.
Es ist daher offenbar, dass gemäß der vorliegenden Erfindung ein Steuersystem zur Farbmischung und zum Wiederauffüllen bereitgestellt wurde, welches die vorstehend niedergelegten Aspekte der Erfindung befriedigt. Wenngleich diese Erfindung im Zusammenhang mit einer bestimmten Ausführungsform derselben beschrieben wurde, soll es offenbar sein, dass viele Alternativen, Modifikationen und Abwandlungen dem Fachmann offenbar sein werden. Dementsprechend ist es beabsichtigt, dass die vorliegende Erfindung alle diese Alternativen, Modifikationen und Abwandlungen, wie sie in den Umfang der beiliegenden Ansprüche fallen, umfasst.

Claims

Ein Verfahren zur Bestimmung der Farbe von Materialien, wobei jedes Material eine Untergruppe von Farbmitteln aus einer wählbaren Gruppe von Farbmitteln umfasst, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Führen von Licht von dem Material zu einer Vielzahl von Fotodetektoren (50), wobei jeder Fotodetektor in einem vorbestimmten Bereich von Wellenlängen empfindlich ist, wobei die Vielzahl der Fotodetektoren (50) mehr als drei Fotodetektoren umfasst und wobei die Wellenlängenbereiche, für welche die Vielzahl von Fotodetektoren (50) empfindlich ist, einen im Wesentlichen zusammenhängenden Bereich von Wellenlängen überdeckt; für ein erstes Material, welches eine erste Untergruppe von Farbmitteln umfasst, Konvertieren einer Gruppe von Signalen von der Vielzahl von Fotodetektoren (50) zu einer Gruppe von Verhältnissen von jedem Farbmittel der ersten Untergruppe von Farbmitteln in dem ersten Material durch eine erste Gruppe von Gewichtungen; und für ein zweites Material, welches eine zweite Untergruppe von Farbmitteln umfasst, Konvertieren eine Gruppe von Signalen von der Vielzahl von Fotodetektoren (50) zu einer Gruppe von Verhältnissen von jedem Farbmittel der zweiten Untergruppe von Farbmittel in dem zweiten Material durch eine zweite Gruppe von Gewichtungen.
Das Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Schritt des Konvertierens einer Gruppe von Signalen von der Vielzahl von Fotodetektoren (50) zu einer Gruppe von Verhältnissen von jedem Farbmittel der ersten Untergruppe von Farbmitteln in dem ersten Material durch eine erste Gruppe von Gewichtungen das Anwenden der Gruppe von Signalen auf ein neuronales Netz umfasst.
Das Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei eine Gewichtung A_ni, welche ein Signal von einem Fotosensor, welcher bei einer Wellenlänge n gefiltert ist, in Beziehung setzt zu einem Farbmittel i in der ersten Gruppe von Gewichtungen, unterschiedlich ist zu einer Gewichtung A_ni, welche ein Signal von dem Fotosensor, welcher bei einer Wellenlänge n gefiltert ist, in Beziehung setzt zu dem Farbmittel i in der zweiten Gruppe von Gewichtungen.