JP2001525083A - 電子記録式プリンタの色制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 電子記録式プリンタの液体トナーの色濃度を実質的に維持する装置が開示されている。この装置は、トナー濃縮物をプリンタに実質的に連続供給する手段と、液体トナーをプリンタから廃棄フローストリームに実質的に連続回収する手段とを含んでいる。また、電子記録式印刷装置で液体トナーの実質的にばらつきのない色濃度を達成する方法も開示されている。

Description

【発明の詳細な説明】 電子記録式プリンタの色制御装置 発明の分野 本発明は、液体トナーを用いる電子記録式印刷法で印刷画像の色濃度を制御す る装置および方法に関するものである。 発明の背景 電子記録式印刷法は、ドライまたは液体トナーを使用できる。電子記録式印刷 法では、（ａ）誘電材料がコーティングされた紙またはフィルムに上を通過させ て潜像を生成する帯電面を有するドラムがトナー適用手段である電子写真式プリ ンタ、または、（ｂ）誘電材料がコーティングされた紙またはフィルムに上を通 過させて潜像を生成する一連の調色ステーションのニブ配列がトナー適用手段で ある静電式プリンタ、のいずれかを採用できる。 プロット間の変動を最小限にするために、電子記録式印刷においては色濃度の 均質性が重要である。いくつかの変数が電子記録式印刷の色濃度に影響を及ぼす が、最も重要なのは液体トナー配合物である。 従来の液体トナーは、着色粒子、イソパラフィン系炭化水素キャリヤ液（Isop ar^TM など）、および電気的特性に影響を及ぼす電荷制御剤を含んでいる。液体 トナー中に顔料、樹脂、および電荷制御剤が存在していたとし ても、トナー粒子自体が３成分すべてから構成されていなければ潜像の適正な調 色が得られない。 液体トナー中で適切に帯電された、有効範囲内の着色樹脂粒子のトナー配合物 のみを「有効な（ｖｉａｂｌｅ）」トナーと考える。許容範囲外の色濃度の低下 （「劣化（ｄｅｐｅｌｅｔｉｏｎ）」としても知られている）は、一般に、（ａ ）有効トナーの固形分の濃度が低すぎる場合、または、（ｂ）使用強度トナー分 散物の導電率が高すぎる場合に発生する。 使用強度の導電率に起因する現像画像の希薄化の機構は良く分かっていない。 例えば、米国特許第５，２７８，６１５号（Ｌａｎｄａ）は、用紙上の電荷が「 漏電」によって満足されるほどトナーの導電率が高いと示唆している。米国特許 第５，４４２，４２７号（Ｄａｙ）は、自由浮動電荷制御剤と被帯電無着色樹脂 粒子とが用紙上の帯電領域の有効粒子に付着するために、結果として画像濃度が 低くなると示唆している。Ｄａｙは更に、トナーの導電率が高くなればなるほど 、有効な固形分がより強く帯電され、用紙上の電荷を満足するために必要とされ る前記固形分が減り、結果として画像濃度が低下するとも示唆している。 一般的な補充方法では、トナー濃縮物（一般に全固形分約１２〜１５％）を、 通常は光透過率などのフィードバック機構によって監視される使用強度トナー（ 一般に全固形分約２〜３％）に追加する。 トナー濃縮物は、適正な相対濃度の顔料、樹脂、および荷電制御と調合できる が、市販のトナーには無効な （ｎｏｎ−ｖｉａｂｌｅ）トナー固形分が必ず含まれている。 電子記録式印刷時、有効トナー固形分は、無効トナー固形分よりもずっと高い 割合でプリンタ装置から搬出され、ドラムまたはトナーステーションに担持され る。そのため、自由電荷制御剤および被帯電無着色樹脂粒子とを含む無効トナー 固形分が、容認しえないレベルにまで上昇する場合がある。この時点でトナーは 補充不可能と考えられ、全液体量の液体トナーを廃棄しなくてはならない。 静電式画像形成時の印加電圧上昇により画像濃度を増すことが出来るが、劣化 したトナーは限られた程度の対応しかできない。現時点の補充法は、前述した２ つの方法のいずれかによってトナーを消耗し、色濃度の低下を招くものである。 色濃度の低下によって次の印刷色による「覆い隠し」を生じるので、劣化はしば しば色相のずれを併発し、無効トナーに起因する問題を悪化させる。 静電式または電子写真式印刷装置の液体トナー補充法を言及している特許もい くつかある。米国特許第５，３１９，４２１号（Ｗｅｓｔ）および米国特許第４ ，２２２，４９７号（Ｌｌｏｙｄ他）は、液体トナーが２つの透明な窓の間を通 過するときに液体トナーの光伝達率を測定し、この測定値を適正なトナー濃度と 関連付けることによってトナー固形分を補充することを教示している。その後、 これらの光学的測定値に基づいて使用強度トナーにトナー濃縮物が追加される。 米国特許第４，８６０，９２４号（Ｓｉｍｍｓ他）は、使用強度トナーの光透 過率と導電率の測定に基づくトナーの補充を教示している。トナー濃縮物と電荷 制御剤とは別個に追加するもので、この方法は補充作業の繰り返しによるトナー の最終的な劣化を防止すると主張している。また、トナー濃縮物の沈殿を防止す るための攪拌の利用およびモータ駆動式攪拌装置の使用も開示している。 米国特許第５，３６９，４７６号（Ｂｏｗｅｒｓ他）は、画像品質の測定に基 づくトナーの補充を教示している。また、トナー濃縮物の沈殿を防止するための 攪拌の利用および再循環ポンプの使用も開示している。 米国特許第５，１５５，００１号（Ｌａｎｄａ他）は、固体−液体相平衡を維 持することによって液体トナーの適正濃度を維持する電荷制御剤の利用を教示し ている。補充作業の繰り返しによる電荷剤の増加については触れていない。 米国特許第５，４４２，４２７号（Ｄａｙ）は、液体トナー配合物中に比較的 に濃度の低い電荷制御剤を含んでいる濃縮物を使用できるトナー濃縮物の攪拌を 利用することを教示している。攪拌によって濃縮物を懸濁状態に保って電荷制御 剤の量を減らすことによって、高導電率のためにトナーを廃棄しなくてはならな くなるまでの補充回数を増加させる。このＤａｙ特許および米国特許第５，４０ ４，２１０号（やはりＤａｙ）は、トナーからイオン汚染物を除去する浄化装置 を通してトナーを再 循環させる方法を開示している。その後、浄化されたトナーは装置に戻される。 米国特許第５，６２３，７１５号（Ｃｌａｒｋ）は、（Ａ）粒子の沈殿を防止 し、トナー固形分をプリミックスに更に正確に追加できるようにするためにトナ ー濃縮物の連続循環を利用することと、（Ｂ）トナー濃縮物を正確に追加するた めにピストンポンプと逆止弁の組み合わせを利用することと、（Ｃ）画像が形成 された用紙と画像が形成されていない用紙の両方の計量に化学天秤を利用し、用 紙に付着しているトナー固形分の量を求めてトナー濃縮物の交換率を計算する較 正手順と、を教示している。 電子写真の現像領域から劣化した液体トナーを除去する種々の機械的手段を教 示している特許もいくつかある。米国特許第３，８０３，０２５号と米国特許第 ３，９１３，５２４号（いずれも福島他）は、劣化したトナーを絞り取るために 、現像済みの画像と、劣化トナーから成る隣接層とをニップロールに通すことを 論じている。米国特許第４，６２３，２４１号（Ｂｕｃｈａｎ他）は、現像領域 から劣化したトナーを除去するためのスロット付き表面を記載している。イギリ ス特許出願公開第２１７９２７４号（Ｓｐｅｎｃｅ−Ｂａｔｅ）は、計量ポンプ と組合せ、余分なトナーを再循環する必要がないように正確な使用量の液体トナ ーの薄層を潜像に供給する装置を記載している。Ｓｐｅｎｃｅ−Ｂａｔｅ特許は 、別の実施形態において、余分なトナーを排出させて再循環させることができる 別の様式についても記載し ている。そのため、画像と一緒に持ち出されなかった劣化トナーは、使用強度ト ナー容器に戻され、装置から除去されない。 画像表面から劣化したトナーを除去して、新しいトナーと交換する方法は、カ リフォルニア州サニーベールのラスターグラフィック社（Ｒａｓｔｅｒ Ｇｒａ ｐｈｉｃｓ）、カリフォルニア州サンジョーズのゼロックス社（Ｘｅｒｏｘ Ｃ ｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）のＣｏｌｏｒｇｒａｆＸ部門、ミネソタ州セントポール の３Ｍ社（３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ）、東京のＮＳカルコンプ社が販売しているも のなどのマルチパスおよびシングルパスの静電式プリンタで使用されているトナ ーアプリケータローラと本質的に似ている。劣化したトナーは画像表面から除去 されるが、その後に大量の使用強度トナーと混合される。 電子記録式プリンタから液体トナーをバッチ式に除去することを教示している 特許もいくつかある。米国特許第５，３９６，３１６号（Ｓｍｉｔｈ）および米 国特許第５，０８３，１６５号と米国特許第５，２０８，６３７号（いずれもＬ ａｎｄａ）には、トナー濃縮物を容器またはカートリッジから与えるとともに、 余分な劣化トナーを取り除いて同じ容器またはカートリッジに入れることによっ て劣化したトナーを処分する段階を自動化する手段が記載されている。 発明の開示 色濃度の悪さに関わる直接の機構が何であれ、電子記録式液体トナーの「無効 な」トナー固形分と導電率の上昇とを回避すべきことは明らかである。本発明で は、液体トナー中のトナー特性が容認されうる一定レベルに維持されるように補 充を行う方法の変更態様を記述する。本発明の利益は、千平方メートル以上の長 さの印刷を実行するときに、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラック（それぞれ “ＣＭＹＫ”）から成る主要４印刷色それぞれについて許容色濃度を提供できる 機能を実現することである。 本発明は、濃度計または色彩計を用いて測定したときに許容範囲の色濃度を提 供することが分かっている範囲内の使用強度固形分および導電率を維持すること によって、印刷時に電子記録式トナー内の有効トナーを維持することに関するも のである。 本発明は、液体トナーの浄化および再使用を必要としないという点でＤＡＹ特 許の教示と異なる。本発明は、トナー固形分および電荷制御剤の定常状態濃度を 、Ｄａｙが開示したよりも高くすることができ、それによって本発明は市販のト ナーを改質せず、また、トナー濃縮物を常に攪拌せずに使用することができる。 本発明は、無効トナー固形分のイオン種だけでなく、液体トナー内のすべての 汚染物質の増加問題を解決ものでもある。 本発明は、液体トナーの導電率および無効トナー固形分の増加を防止するため に、使用強度トナーにトナー濃縮物および必要に応じて希釈液を実質的に連続的 に加え るとともに使用強度トナーの一部を実質的に連続的に回収することによって実質 的にばらつきのない印刷色濃度を達成する手段に関するものである。 本発明は、トナー濃縮物および必要に応じて希釈液をプリンタに実質的に連続 供給する手段と、液体トナーをプリンタから廃棄フローストリームに実質的に連 続回収する手段と含む、電気記録式プリンタの液体トナーの色濃度を実質的に維 持する装置に関するものでもある。 前述の液体トナー関連特許は、いずれも、除去手順を実質的に連続的に行うこ とを記載してない。 本発明の特徴は、液体トナーの使用中ずっと有効トナー固形分を維持すること によってトナーの色濃度を制御する機能である。 本発明の長所は、プリンタの使用時間を延長するとともにトナー使用量を増大 することによってプリンタの生産性を向上する各液体トナー色の被制御色濃度の 効率の良さと確実性である。 本発明の別の長所は、トナーの性能を最大にするとともにトナーの消耗を最小 にする廃棄除去率を利用することである。したがって、所定のトナー除去で出る 廃棄物をバッチ式補充法で出る廃棄物よりも少なくすることができる。 本発明の他の特徴および長所を、以下の図面と組合せて説明する。 図面の簡単な説明 図１は、本発明によるプリンタを通る液体トナー流の線図である。 図２は、本発明によるプリンタを通る複数色の液体トナー流の線図である。 発明の実施形態 図１は本発明の一実施形態の図で、フローストリームＱの濃縮物から、トナー 固形分（一般に、それ自体が顔料と、バインダーと、電荷指向剤とから構成され ている）と、イソパラフィン系溶媒とを含む適切な液体トナー配合物を収容して いる容器１０への液体トナーの流れを示している。 容器１０内の、適切な配合の「使用強度」液体トナーは、約０．５〜約１０重 量％のトナー固形分および約９０〜約９９．５重量％の溶剤の幅を有することが できる。 トナー固形分および電荷指向剤からなる市販のトナー濃縮物は、本発明による 使用に適している。電子記録式プリンタ用の液体トナーの製造業社の非限定例と して、Scotchprint^TM Electrostatic Toners［ミネソタ州セントポール３Ｍ社 ］、Raster Graphics Digital Inks［カリフォルニア州サニーベールのラス ターグラフィクス社(Raster Graphics)］、Versatec Premium Color toners )ColorGrafX HiBrite toners、 ColorGrafXTurbo ink［いずれもカリフォル ニア州サンジョーズおよびニューヨーク州ロチェスターのゼロックス社 (Xerox)が販売］、およびSTC Weather Durable、STC High Saturation、STC High Speed toners［いずれもニュージャージー州フェアフィールドのスペ シャルティトナー社（Specialty Toner Corp）製］などがある。同様に、市販 の炭化水素溶剤が本発明による使用に適している。炭化水素溶剤の非限定例とし て、いずれもテキサス州ヒューストントンのエクソンケミカル社（Exxon Chemi cal Co.）製のIsｏpar^TM G、Isopar L、Isopar M、Isopar Cなどのイソパ ラフィン系溶媒およびNorpar^TM 12などの連鎖パラフィン、および、例えばオハ イオ州コロンバスのアシュランドケミカル社(Ashland Chemical Inc.)から市 販されているミネラルスピリットなどがある。 したがって、市販されているトナーを改質したり結果的に劣化させること無く 利用することができる。 液体トナーの使用強度は、トナー固形分約０．５〜約１０重量％（平衡は希釈 液）の幅を持てることが望ましい。 液体トナーの使用強度は、トナー固形分約１〜約８重量％の幅を持てることが 好ましい。 容器１０は、トナー濃縮物Ｃ用の流入経路１２および任意の希釈液Ｄ用の流入 経路１４の２つの流入経路と、使用強度配合物内で作用する液体トナー用の２つ の出口を有している。出口１６は、プリンタの調色ステーションおよび（ドラム または不図示の調色ステーションからの）プリンタから誘電紙またはフィルムへ のフロースト リームＰの経路である。出口１８は、廃棄容器への経路Ｗにつながっている。 フローストリームＰの液体トナーの実質的連続流とフローストリームＷの液体 トナーの実質的連続流とに基づく定常状態のプリンタ動作時、容器１０内の液体 トナーの固形分パーセントおよび導電率は実質的に一定である。非定常状態の動 作時、特に同一固形分パーセントで測定したときにトナー濃縮物Ｃの導電率が容 器１０内のトナーの導電率と異なる場合、容器１０内の固形分パーセントおよび 導電率が変化することがある。 質量平衡式ＩとIIは、容器１０内で実質的に一定な使用強度を維持する一実施 形態を示している。 全質量： C＝P＋W （Ｉ） 全固形分： Cy_i＝Pｘ＋Wｙ_o （II） 式中、Ｃは濃縮物のフローストリーム、Ｐはトナーステーションを経由する印刷 へのフローストリーム、Ｗは廃棄へのフローストリームであって、ｘはトナース テーションへのフローストリームＰにおけるトナー固形分の質量分率、ｙ_iおよ びｙ_oはそれぞれトナー濃縮物および廃棄物のフローストリームＣおよびＷにお けるトナー固形分の質量分率を表している。 あるいは、本発明では、質量平衡式およびで示すことができる希釈液の追加を 必要に応じて行うことができる。 全質量： Ｃ＋Ｄ＝Ｐ＋Ｗ （III） 全固形分： Ｃｙ_i＋Ｄｙ_d＝Px＋Wy_o （IV） 式中、Ｃは濃縮物のフローストリーム、Ｄは希釈液のフローストリーム、Ｐは印 刷へのフローストリーム、Ｗは廃棄へのフローストリームであって、ｘはプリン タへのフローストリームＰにおけるトナー固形分の質量分率、ｙ_i、y_oおよびy_d は、あるとすれば、それぞれトナートナー濃縮物、廃棄物、希釈液のフロースト リームＣ、Ｗ、およびＤ中のトナー固形分の質量分率をそれぞれ表している。 希釈液Ｄが無ければ計算式IIIとIVはそれぞれ計算式ＩとIIに移り、また、一 般に希釈液Ｄの中に固形分は存在しないことに注意すべきである。 前述の質量平衡式（Ｉ〜IV）から、濃縮物Ｃ（および、該当する場合は希釈液 Ｄ）は、フローストリームＰの必要を満足するような、詳しく述べると固形分の 質量分率の固形分ｘが印刷予定のグラフィックに供給されるような、率および十 分な固形分率ｙ_iで供給されなくてはならないことが明らかである。 Ｗが正の値となる、すなわちフローストリームＣとＤがＰ（およびｘ）を十二 分に満足する程の高さに流量ＣとＤが維持されることが、本発明の重要態様であ る。以下の例を検討することにより、流量Ｐおよび固形分率ｘ（したがって、制 御可能な流量Ｃ、ＤおよびＷ）は、プ リンタ、印刷されるグラフィック、印刷速度、トナーの化学的性質（および特に トナーの色）、および使用強度液の導電率によって影響を受けることが明らかに なるであろう。また、濃縮物中の固形分の質量分率ｙ_iおよび該濃縮物の導電率 も、流量Ｐに必ず影響を及ぼす。 容器１０内で全固形分のレベルが使用強度の定常状態レベルに達すると、色濃 度は安定に近づき、許容範囲内にとどまる。 許容色濃度の範囲は、色ごとに変化したり、トナー配合物ごとに変化したり、 プリンタごとに変化したり、調色される媒体（受容体またはアウトプット）ごと に変化する可能性がある。そのような変動は、印刷電圧を利用して調節すること によって各色を濃度範囲に導くことができる。しかしながら、本発明は、それぞ れの色の濃度値を制御し続ける装置を提供するものである。 例えば、３Ｍ Scotchprint^TM Electronic Imaging Media 8610および3M Scotchprint^TMElectronic Transfer Media 8601等用の3M Scotchprint^TM Electrostatic Toners（相対湿度５０〜５５％、Scotchprint^TMブランドの静 電式プリンタ上で２１℃）の場合、それぞれの主要印刷色は、以下の表１のよう な最小、目標、および最大色濃度値を有する。 最適な印刷にとって重要なことは、第４の色の目標色濃度からの変分を反映さ せるように３色を調節することである。例えば、イエローの濃度が０．９９に確 定された場合、他の色も、それぞれの目標濃度値よりも０．０４上に調節される べきである。 従来技術の方法では、普通は、トナーが使用されるにつれて色濃度が低下する 。そのため、印刷電圧を上げることによって、最大有効電圧の限界までまたは擬 似書込みが容認しえなくなるまで、前述の損失を補償する。従来は、カラーバラ ンスを維持するためには他の各色も調整しなくてはならず、確定された色濃度を 電子記録の有効持続時間中ずっと維持することは極めて困難であった。 意外なことに、本発明を利用することにより、フローストリームＷが正量であ ることを保証するような流量にフローストリームＣを維持することによって電子 記録時の被確定・被調節色濃度値の変動を最小にすることができる。 フローストリームＣで供給されるトナー濃縮物の量は、それぞれの色に割り当 てられるたデータを計数できる印刷コントローラによって制御される。印刷用フ ローストリームＰによって除去されるトナーの量は、種々の画像およびプリンタ ーに関する実験を通して確定された、前述の計算式Ｉ−IIまたはIII−IVで示さ れる範囲に基づいて決定できる。当業者は、現在または将来に開発される他のプ リンタの特定の必要に応じて前述の範囲を修正できるはずである。 本発明は、ミネソタ州セントポールのミネソタマイニングアンドマニュファク チャリング社（Minnesota Mining and Manufacturing Company)(“3Ｍ”） のScotchprint^TM Model 2000 Electrostatic Printerなどの市販の静電式プリンターに対して、目標を基準に 確定されたカラー濃度から実質的に変動しない、許容範囲内の意外に上質な安定 した色濃度を提供できる。 フローストリームＷに除去される液体トナーの量は、フローストリームＣに追 加されるトナー濃縮物量の固定比でありうる。あるいは、Ｗは、使用強度導電率 の変更または印刷用媒体タイプの変更に起因する場合があるＰおよびｘの変化に 対応して変動させることができる。いずれにせよ、電子記録式印刷装置内で、実 質的に一定レベルの電荷、トナー固形分、および液体トナーが維持され、したが って、本発明が適用される印刷装置では、トナー色のそれぞれについて実質的に ばらつきのない色濃度が保証される。 本発明の好適実施形態において、制御流量は、個々の濃縮物（色、固形分％、 導電率）について指定されるＣおよび個々のグラフィックごとに指定され、軽く 調色される画像の場合に最大となる流量Ｄであり、Ｗは、前述のようにＰの変化 に応じて変動される。流量Ｃ（およびＤ）が色濃度に影響を及ぼすことが確認で きる（実施例参照）。Ｃの流量が高すぎると使用強度トナーの濃度過剰（高固形 分％および高導電率）が生じ、結果として画像の色濃度が低下する。また、Ｃの 流量が少なすぎるまたはＤの流量が多すぎると、使用強度トナーの濃度不足（低 固形分％および低画像色濃度）が生じる。使用強度トナーよりも導電率が低い濃 縮物の使用は、濃度過剰気味にする場合に行われる。 図２は、３Ｍから市販されているScotchprint^TMModel 9510、9512、または20 00静電式プリンターなどの４色印刷装置に適用した本発明を示している。しかし ながら、特に、第５の調色ステーションを有するScotchprint^TM 2000静電式プ リンタなど、プリンタ内の任意数の調色ステーションが本発明の恩恵に浴すこと ができる。 トナーモジュール２０は、固形分含有率が約１２％の、ブラック、イエロー、 シアン、およびマゼンタの４色のトナーおよび任意の第５のステーショントナー 用の貯蔵容器２１、２３、２５、２７、および２９をそれぞれ含んでいる。更に 、希釈液３０が容器３０の中に貯蔵されている。これらの貯蔵容器は任意の容量 であってよいが、一般には、印刷時に必要なボトル変更の回数を最 小限にするために、容量は一般に約５リットルに構成されうる。 各トナー貯蔵容器のそれぞれに、計量ポンプ３１、３３、３５、３７、および ３９が関連付けられている。また、容器３０からの希釈液を追加するための計量 ポンプ３０Ａ〜３０Ｅが、各トナーごとに個別に設けられている。これらのポン プ３１〜３９は、濃縮物のフローストリームＣの流量を制御し、ポンプ４０Ａ〜 ４０Ｅは、必要に応じて希釈液のフローストリームＤの流量を制御する。 プリンタ内には、関連ポンプ５１、５３、５５、５７、および５９をそれぞれ 含んでいる濃縮物容器４１、４３、４５、４７、および４９があり、トナーモジ ュール２０の不使用時に濃縮物を供給する。混合容器６１、６３、６５、６７、 および６９は、それぞれ、各色のトナー濃縮物と希釈液とを蓄積し、その後、従 来のトナーポンプ７１、７３、７５、７７、および７９をそれぞれ使ってそれら をドラム、ベルト、または他の調色ステーションなどの従来の現像装置（ここで は、８１、８３、８５、８７、８９でそれぞれ示されている）にそれぞれ汲み出 す。未使用の液体トナーは、従来の液体トナー収集用の機器および管によってそ れぞれの混合容器６１〜６９に個別に戻される。 それぞれの液体トナーは、各滞留装置（混合容器６１、６３、６５、６７）に 戻される前に、共通の廃棄容器１００に連結されているポンプ９１、９３、９５ 、９７、および９９にそれぞれ連結されている管に入ること ができる。これらのポンプ９１〜９９は、廃棄のための共通廃棄容器１００への 廃棄フローストリームＷの流量を制御する。あるいは、各色ごとに別個の廃棄容 器を設け、可能であれば各色ごとに廃棄フローストリームＷの処理をできるよう にしてもよい。 本発明の範囲内で別の流れ図も可能である。例えば、希釈液用のポンプアセン ブリの代わりに調整弁を使うこともできる。また、図１に記載の容器１０または 図２の容器６０〜６９をそれぞれを含む供給流の他の位置において希釈液と濃縮 物とを混合することも可能である。 以下の実施例で、更に別の実施形態と変更形態を示す。実施例１−パートＡ（クローズドシステム） ２％のトナー固形分と９８％の希釈液とを有するScotchprint^TM Electrostat icブラック液体トナーを使用した。黒色ベタ画像を処理できない標準的なトナー 濃縮物追加装置を用いて３．０５ｍ／分で印刷を行うScotchprint^TM 2000静電 式プリンタの液体トナー使用率Ｐおよび固形分質量分率ｘを求めた。 全実施例において、媒体はScotchprint^TM Electrostatic Imaging Paper 8610を用いた。当該実験パートの間、濃縮物の追加およびトナーの除去を行わな かった。そのため、唯一除去されたトナーは印刷によるものであった。フロース トリームＰの流量は約９ｇ／分であったが、これは、試験の前と後で使用強度 液体トナーのボトルを計量し、それを実行時間で除算することによって簡単に算 出した。 トナー固形分の濃度を、（新しく混合したトナーを用いて）試験の開始時に測 定し、試験終了時−画像の濃度が許容値を下回った時点に再び測定した。物質収 支計算を利用して、固形分の質量分率ｘが０．３３であることを確認した。 前述のＰおよびｘの値と以下の値を利用して計算式ＩとII（希釈液を使用しな かったので）を適用した。 y_i=0.12(１２％の濃縮物)、および ｙ_o＝0.022（初期固形分レベル２％を僅かに上回る固形分を維持）。 計算式ＩおよびIIをＣとＷについて同時に解いて、Ｃ=28.3g／分とＷ＝19.3g ／分を得た。実施例１−パートＢ（オープンシステム） 前述のクローズドシステムパートＡから得られたＣとＷの値を利用して、本発 明の効用を確認した。このオープンシステム試験では、導電率１２０ ｐＭｈｏ ／ｃｍ［固形分２％で、ニュージャージー州プリンストンのサイエンティフィカ インストルメンツ社（Scientifica Instruments）製のScientifica Model 62 7導電率メータを利用して測定］、固形分濃度１２％の濃縮物を利用した。 全部の流量、使用強度トナーの導電率と固形分％、および印刷される画像の色 濃度を定期的に監視しながら約１０００平方メートルにわたって黒色ベタ画像を 印刷し た。試験終了時、画像の色濃度は１．４８から１．４４に僅か０．０４濃度単位 しか低下しておらず、印刷画像領域の濃度低下は極めて小さいと考えられる（下 記表２参照）。観察された流量および最終濃度は、実施例ＩのパートＡのクロー ズドシステムの値からごく僅か変動したに過ぎなかった。 例えば、濃縮物Ｃを、２８．３ｇ／分ではなく２８．５ｇ／分で追加したとこ ろ、使用強度の固形分％は２．２％ではなく２．３％であり、廃棄ストリームＷ は１９．３ｇ／分ではなく２１ｇ／分であり、Ｐの観察流量は９ｇ／分ではなく ８ｇ／分であった。この試験における総累積廃棄量は５０４０ｇすなわち、印刷 グラフィック領域について約５ｇ／ｍ²であった。実施例２（比較） 濃縮物Ｃを幾分か低い流量２７ｇ／分で追加すること除いて同じ条件で実施例 ＩのパートＢのオープンシステム試験を繰り返した。他のすべての被制御変数は 一定に保持した。黒色ベタ画像を２５０平方メートル印刷したところで、画像濃 度が１．４８から容認できないレベルである１．２８に落ちたので、試験を中止 した。使用強度の固形分％は１．０％、観察された廃棄流量は１８ｇ／分であっ た（下記表２参照）。この試験における総累積廃棄量は１０８０ｇすなわち、約 ４．３ｇ／ｍ²であった。実施例３ マゼンタトナーとマゼンタのベタ画像だけを利用して、実施例１のパートＡの ようにクローズドシステム試験を実施した。Ｐおよびｘの値は、実験からそれぞ れ１３および０．３であることが分かった。計算式ＩとIIを解いて、ＣとＷがそ れぞれ３６．９および２３．９ｇ／分であることを同時に求めた。 導電率１４ ｐＭｈｏ／ｃｍ（固形分２％で測定）、固形分濃度１２％のマゼ ンタの濃縮物を流量３６ｇ／分で追加し、実施例１のパートＢのようにオープン システム試験を実質的に実施した。全部の流量、使用強度トナーの導電率と固形 分％、および印刷される画像の色濃度を定期的に監視しながら８３７平方メート ルにわたってマゼンタのベタ画像を印刷した。 試験終了時、画像の色濃度は１．３０から１．３７に０．０７濃度単位の変動 を生じたが、これは小さな許容増加である。 観察された流量および最終濃度は、クローズドシステム試験で算出した値か ら幾分か変動しており、使用強度の固体％は２．２％ではなく３．４％であり、 廃棄ストリームＷは２４ｇ／分ではなく２５ｇ／分であり、Ｐの観察流量は１３ ｇ／分ではなく１１ｇ／分であった。試験終了時の使用強度トナーの固形分％の 増加は、実施例Ｉで使用されたブラックトナーと比較される、ここではマゼンタ のトナーの有効トナー固形分の量の減少を反映するようである。この試験におけ る総累積廃棄量は５０００ｇすなわち、約６ｇ／ｍ²であった。実施例４ 濃縮物追加流量を更に高くして実施例３を繰り返した。導電率１４ ｐＭｈｏ ／ｃｍ（固形分２％で測定）、固形分濃度１２％の濃縮物を流量４９ｇ／分で追 加した。全部の流量、使用強度トナーの導電率と固形分％、および印刷される画 像の色濃度を定期的に監視しながら３３５平方メートルにわたってマゼンタのベ タ画像を印刷した。 試験終了時、画像の色濃度は１．３７から１．４２にわずか０．０６濃度単位 の変動を生じたが、これは小さな許容増加である。 濃縮物追加流量の増加から予測されうるように、観察された流量および最終濃 度は、クローズドシステム試験で算出した値から幾分か変動しており、使用強度 の固体％は３．５％に増加し、廃棄ストリームＷは３１ｇ／分に増加し、Ｐの観 察流量は１３ｇ／分ではなく１１ｇ／分であった。試験終了時の使用強度トナー の固形分％の増加は、実施例Ｉと比較されるトナー中の有効トナー固形分量の減 少を反映するようである。この試験における総累積廃棄量は２４８０ｇすなわち 、約７．４ｇ／ｍ²であった。この実施例は許容値の色濃度をもたらすが、廃棄 物／平方メートルが増加したことから、流量が最適でなかったことが分かる。実施例５（比較） イエロートナーとイエローのベタ画像だけを利用して、実施例１のようにクロ ーズドシステム試験を実施し た。Ｐおよびｘの値は、実験から、それぞれ７と０．３４であることが分かった 。計算式ＩとIIを解いて、ＣとＷがそれぞれ２２．７および１５．７ｇ／分であ ることを同時に求めた。 また、実施例１のようにオープンシステム試験を実施した。導電率２３３ ｐ Ｍｈｏ／ｃｍ（固形分２％で測定）、固形分濃度１２％の濃縮物を、流量２１． ６ｇ／分で本発明の試験に追加した。全部の流量、使用強度トナーの導電率と固 形分％、および印刷される画像の色濃度を定期的に監視しながら１０００平方メ ートルにわたってイエローのベタ画像を印刷した。 試験終了時、画像の色濃度は１．０３から０．９０に０．１３濃度単位低下し 、シアンによる覆い隠しを伴った。「シアンによる覆い隠し」とは、プリンタの 次の色、この場合はシアン、によってなされる補償により、印刷媒体上の電荷が 不適切に満足されることを意味する。シアントナー槽は、イエロートナーが埋め ることのできなかったものを埋めた。 観察された流量および最終濃度は、クローズドシステム試験で算出した値から 幾分か変動しており、使用強度の固体％は２．２％ではなく３．１％であり、廃 棄ストリームＷは１５．７ｇ／分ではなく１５ｇ／分であり、Ｐの観察流量は７ ｇ／分ではなく６ｇ／分であった。試験終了時の使用強度トナーの固形分％の増 加は、実施例Ｉのブラックトナーと比較される、ここではイエローのトナーの有 効トナー固形分の量の減少を反映するようで ある。この試験における総累積廃棄量は３６００ｇすなわち、約３．６ｇ／ｍ² であった。実施例６ 実施例５の試験終了時の使用強度トナーの低導電率を補償するために、濃縮物 追加流量を増加したことを除いて同じ条件で実施例５を繰り返した。オープンシ ステム試験では、導電率２１７ ｐＭｈｏ／ｃｍ（固形分２％で測定）、固形分 濃度１２％の濃縮物を流量２３．３ｇ／分で追加した。全部の流量、使用強度ト ナーの導電率と固形分％、および印刷される画像の色濃度を定期的に監視しなが ら１１７２平方メートルにわたってイエローのベタ画像を印刷した。 試験終了時、画像の色濃度は０．９９から０．９５にわずか０．０４濃度単位 の低下を生じたのみで、それにより、それぞれ直線で約１２０メートルの静電ペ ーパーをほどんど７巻使用して、当該媒体の印刷表面全体にわたって一定の色で 印刷が行われると考えられる極めて優れた結果が得られた。 濃縮物流量の増加から予測されうるように、使用強度の固体％は実施例５から ３．３％に増加し、廃棄ストリームＷは１７．３ｇ／分に増加した。また、Ｐの 観察流量は７ｇ／分ではなく６ｇ／分であった。試験終了時の使用強度トナーの 固形分％の増加は、実施例Ｉと比較されるトナー中の有効トナー固形分量の減少 を恐らく反映している。この試験における総累積廃棄量は４８４４ｇすなわち、 約４．１ｇ／ｍ²であった。実施例７ シアントナーとシアンのベタ画像だけを利用して、実施例１のようにクローズ ドシステム試験を実施した。Ｐおよびｘの値は、実験から、それぞれ９と０．２ であることが分かった。計算式ＩとIIを解いて、ＣとＷがそれぞれ１６．３およ び７．３ｇ／分であることを同時に求めた。 また、オープンシステム試験で、導電率９６ ｐＭｈｏ／ｃｍ（固形分２％で 測定）、固形分濃度１２％の濃縮物は、流量１６．１ｇ／分であった。全部の流 量、使用強度トナーの導電率と固形分％、および印刷される画像の色濃度を定期 的に監視しながら１０００平方メートルにわたってシアンのベタ画像を印刷した 。 試験終了時、画像の色濃度は１．４１から１．３３に０．０８濃度単位低下し 、広範囲にわたって全く意外なほど均質な色濃度が再び得られた。観察された流 量および最終濃度は、クローズドシステム試験で算出した値から幾分か変動して おり、使用強度の固体％は２．２％ではなく２．９％であり、廃棄ストリームＷ は７．３ｇ／分ではなく７．８ｇ／分であり、Ｐの観察流量は９ｇ／分ではなく ８．３ｇ／分であった。試験終了時の使用強度トナーの固形分％の幾らかの増加 は、実施例Ｉのブラックトナーと比較される、ここではシアンのトナーの有効ト ナー固形分の量の減少を反映するようである。この 試験における総累積廃棄量は１８７２ｇすなわち、約１．９ｇ／ｍ²であった。実施例８ この実施例は、前述の実施例で使用されたもの以外のプリンタでの本発明の利 用を示すものである。標準的なScotchprint^TM Elcctrostaticマゼンタトナーを 利用して、０．７６ｍ／分で印刷を行うScotchprint^TM 9512静電式プリンタに ついて、実施例１のようにクローズドシステム試験を実施し、液体トナー使用率 Ｐおよび固形分質量分率ｘの値を求めた。標準的なトナー濃縮物追加装置は使用 不可とした。実施例１のように、当該実験パートの間、印刷によるトナー除去を 除き、濃縮物の追加およびトナーの除去を行わなかった。マゼンタのベタ画像で は、Ｐおよびｘがそれぞれ、１．６ｇ／分と０．２６であることを求めた。前述 のＰおよびｘの値と以下の値を利用して計算式ＩとII（希釈液不使用）を適用し た。 ｙ_i=0.1125、および y_o=0.011。 濃度約１５％の濃縮物ｓの有効トナー／総トナー固形分の比が約０．７５にな るように前述の値を選択した（15×0.75=0.1125）。解を求めるにあたって、計 算式は有効トナー固形分を基礎としてＣおよびＷを予測し、全固形分が何である かを予測しなかった。計算式を解い て、ＣとＷがそれぞれ３．９および２．３ｇ／分であることを同時に求めた。実 施例１と同様な類似オープンシステム試験において、導電率８０ ｐＭｈｏ／ｃ ｍ（固形分２％で測定）、固形分濃度１５％の濃縮物を使った。全部の流量、使 用強度トナーの導電率と固形分％、および印刷される画像の色濃度を定期的に監 視しながら２１００平方メートルにわたってマゼンタのベタ画像を印刷した。試 験終了時、画像の色濃度は１．４５から１．３６にわずか０．０９濃度単位低下 したが、印刷画像領域を考えれば、これは極めて小さな低下である（下記表２参 照）。 この試験では、計量ポンプによって流量ＣとＷを制御して一定に維持した。試 験終了時に測定された全固形分は７．６％で、著しく増加していた。導電率は目 立って増加していなかったが、恐らく、トナー中の固体の大部分が無効であるこ とを示すものである（ただし、分析を実施しなかった）。この試験における総累 積廃棄量は５０４０ｇすなわち、約５ｇ／ｍ²であった。 本発明の意外性を断言するために、実施例１〜８（オープンシステム）を以下 にまとめる。表２に記載の４つの成功実施例に関し、種々の理由に起因する多くの不成功実験 があった。不成功実験の理由の大部分は、実験中のポンプの故障、トナー付着不 良などの欠陥画像をもたらすトナー導電率の低さ、高導電率による低濃度を招く トナーの濃度過剰、濃縮物の沈殿、およびトナーの起泡であった。しかしながら 、本発明の開示内容を利用することにより、当業者は不適当な実験を行うことな く、最も極端な条件、すなわちシアン、マゼンタ、イエロー、またはブラックの 無地色の連続印刷の発展的試験中に本質的に制御可能で実質的に不変な色濃度が 提供されるように前述の計算式ＩおよびIIを満たす適正な値を求めることができ る。それぞれの色の一例を与えることにより、当業者は、本発明によって従来か らの一色の色濃度問題および種々の色のバランスの問題を解決する方法を判断で きる。また、発明者等の失敗実験の一部を比較例として列挙することにより、最 適追加流量を超える濃縮物追加流量が使用強度トナーの濃度過剰を招き、または 、最適を下回る濃縮物追加流量は使用強度トナーの濃度不足を招く可能性がある ことが明らかである。また、いずれの実施例も希釈液の利用を含んでいないが、 それは充填率の高いグラフィクスには希釈液の利用が不必要だからである。しか しながら、滞留装置（混合容器）の液面を一定に維持するように軽く充填するた めに希釈液が必要となる。 本発明は、装置からトナーおよび過度の導電率を除去することによって実質的 に定常状態の固形分、導電率、および色濃度を維持する他のいろいろな方法を含 むことができる。本発明で考えられるものとして、例えば、ポンプ、サイホン、 ウィッキング装置、可動多孔ベルト、半透膜等を利用できる。 本発明は、前述実施例に限定されるものではない。請求項は以下の通りである 。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，Ｓ Ｄ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ， ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，Ｆ Ｉ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ， ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，Ｍ Ｗ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ， ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者 スペックハード，トーマス エー. アメリカ合衆国，ミネソタ 55133―3427, セント ポール，ピー．オー．ボックス 33427 (72)発明者 イバーソン，オイビンド エイチ. アメリカ合衆国，ミネソタ 55133―3427, セント ポール，ピー．オー．ボックス 33427 (72)発明者 アントン，クリストファー ジェイ. アメリカ合衆国，ミネソタ 55133―3427, セント ポール，ピー．オー．ボックス 33427 (72)発明者 オルソン，ケネス ダブリュ. アメリカ合衆国，ミネソタ 55133―3427, セント ポール，ピー．オー．ボックス 33427

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．電子記録式プリンタの液体トナーの色濃度を実質的に維持する装置であっ て、 トナー濃縮物をプリンタに実質的に連続供給する手段と、 液体トナーをプリンタから廃棄フローストリームに実質的に連続回収する手段 と、 を含む装置。 ２．前記実質的に連続供給する手段および前記実質的に連続回収する手段は、 計算式 Ｃ＝Ｐ＋Ｗ （Ｉ） Ｃｙ_i＝Ｐｘ＋Ｗｙ_o （II） （式中、Ｃは濃縮物のフローストリーム、Ｄは希釈液のフローストリーム、Ｐは 印刷へのフローストリーム、およびＷは廃棄へのフローストリームであって、ｘ は前記プリンタへのフローストリームＰ中のトナー固形分の質量分率、ｙ_iとｙ_o はそれぞれトナー濃縮物および廃棄物のフローストリームＣおよびＷ中のトナー 固形分の質量分率を表す）にしたがって作用する請求項１に記載の装置。 ３．プリンタに希釈液を実質的に連続供給する手段を更に含み、前記実質的に 連続供給する手段および前記実質的に連続回収する手段は、計算式 Ｃ＋Ｄ＝Ｐ＋Ｗ （III） Ｃｙ_i＋Ｄｙ_d＝Ｐｘ＋Ｗｙ_o （IV） （式中、Ｃは濃縮物のフローストリーム、Ｄは希釈液のフローストリーム、Ｐは 印刷へのフローストリーム、およびＷは廃棄へのフローストリームであって、ｘ は前記プリンタへのフローストリームＰ中のトナー固形分の質量分率、ｙ_i、y_o およびy_dは、あるとすれば、それぞれトナー濃縮物、廃棄物、希釈液のフロース トリームＣ、Ｗ、およびＤ中のトナー固形分の質量分率をそれぞれ表す）にした がって作用する請求項１に記載の装置。 ４．前記電子記録式プリンタは、静電式プリンタまたは電子写真式プリンタで ある請求項１に記載の装置。 ５．４種類の主要印刷色（シアン、マゼンタ、イエロー、ブラック）の少なく ともそれぞれについて前記両方の手段を更に含む請求項１〜４のいずれかに記載 の装置。 ６．前記４種類の主要印刷色および第５の色のそれぞれについて前記両方の手 段が使用される請求項５に記載の装置。 ７．電子記録式印刷装置の液体トナーの実質的にばらつきのない色濃度を達成 する方法であって、 （ａ）トナー濃縮物を使用強度液体トナーに実質的に連続的に加える段階と、 （ｂ）前記使用強度液体トナーの一部を実質的に連続的に回収する段階と、 を含む方法。 ８．前記段階（ａ）および（ｂ）は、計算式 Ｃ＝Ｐ＋Ｗ （Ｉ） Ｃｙ_i＝Ｐｘ＋Ｗｙ_o （II） （式中、Ｃは濃縮物のフローストリーム、Ｄは希釈液のフローストリーム、Ｐは 印刷へのフローストリーム、およびＷは廃棄へのフローストリームであって、ｘ は前記プリンタへのフローストリームＰ中のトナー固形分の質量分率、ｙ_iとｙ_o はそれぞれトナー濃縮物および廃棄物のフローストリームＣおよびＷ中のトナー 固形分の質量分率を表す）にしたがって実施される請求項７に記載の方法。 ９．プリンタに希釈液を実質的に連続供給する段階を更に含み、前記実質的に 連続供給する手段および前記実質的に連続回収する手段は、 計算式 Ｃ＋Ｄ＝Ｐ＋Ｗ （III） Ｃｙ_i＋Ｄｙ_d＝Ｐｘ＋Ｗｙ_o （IV） （式中、Ｃは濃縮物のフローストリーム、Ｄは希釈液のフローストリーム、Ｐは 印刷へのフローストリーム、および Ｗは廃棄へのフローストリームであって、Ｘは前記プリンタへのフローストリー ムＰ中のトナー固形分の質量分率、ｙ_i、y_oおよびy_dは、あるとすれば、それぞ れトナー濃縮物、廃棄物、希釈液のフローストリームＣ、Ｗ、およびＤ中のトナ ー固形分の質量分率をそれぞれ表す）にしたがって作用する請求項８に記載の方 法。