JP2014510937A - 高固形分含有量を有するインクを利用する印刷システム - Google Patents

Abstract

高固形分含有量のインク（２０５）を使用する印刷システム（２００）が、高固形分含有量インク（２０５）を受容し、濃縮インクを製造する混合ユニット（２１０）、並びに前記濃縮インクを前記混合ユニット（２１０）から受容する中間タンク（２２０）を備えている。インクタンク（１６０）は、前記濃縮インクを前記中間タンク（２２０）から受容し、印刷インクを製造する。液体電子写真印刷エンジン（２２５）は、前記印刷インクを前記インクタンク（１６０）から受容する。流体リターンライン（２４０、２４２、２４４）は、前記混合ユニット（２１０）と、前記中間タンク（２２０）及び前記インクタンク（１６０）の少なくとも１つとの間を接続しており、前記混合ユニット（２１０）は、流体を、前記中間タンク（２２０）及び前記インクタンク（１６０）の少なくとも１つから受容し、前記流体を前記高固形分含有量インク（２０５）と混合する。高固形分含有量インクを使用して液体電子写真印刷する方法も提供する。
【選択図】図２

Description

電子写真（ＥＰ）印刷装置は、典型的には、画像に対応して、まず光導電性ドラムを選択的に帯電させることによって、媒体上に画像を形成する。着色剤を、帯電させた光導電性ドラムに施与し、その後、当該着色剤を媒体に転写して、媒体上に画像を形成する。液体電子写真（ＬＥＰ）印刷装置は、キャリア流体とキャリア中に懸濁する顔料固形分（顔料固体）とを含有する液体インクを使用する。印刷の際、キャリア流体によって、固形分粒子（固体粒子）が混合され、輸送され、光導電性ドラム上へ堆積されることが可能となる。液体インクは、帯電させた光導電性ドラムに施与される。固形分粒子を基材上に堆積させる前に、キャリア流体の大部分は抽出される。キャリア流体の大きな割合が、捕捉され、再使用される。しかし、印刷プロセスにおいて、剰余のキャリアは印刷システム中に蓄積され、廃棄される。

添付の図面は、本明細書に記載の原理の様々な態様を示すものであり、明細書の一部である。示された態様は、単なる例であり、特許請求の範囲を限定するものではない。

本明細書に記載の原理の一例による、１つの例示的なデジタル式ＬＥＰシステムの図である。 本明細書に記載の原理の一例による、高固形分含有量を有する液体電子写真インクを利用する例示的なデジタル式印刷システムの図である。 本明細書に記載の原理の一例による、異なる固形分含有量を有するインクにおける生成される剰余のキャリアの量を示す例示的なグラフである。 本明細書に記載の原理の一例による、例示的な印刷された基材の図である。 本明細書に記載の原理の一例による、例示的な印刷された基材の図である。 本明細書に記載の原理の一例による、高固形分含有量を有する液体電子写真インクを利用する例示的なデジタル式印刷システムの図である。 本明細書に記載の原理の一例による、印刷システムにおける使用のための、高固形分含有量を有する液体電子写真インクを製造する例示的な方法を示すフローチャートである。 本明細書に記載の原理の一例による、印刷システムにおける使用のための、高固形分含有量を有する液体電子写真インクを製造する例示的な方法を示すフローチャートである。 本明細書に記載の原理の一例による、印刷システムにおける、液体電子写真高固形分含有量を有するインクを利用する例示的な方法を示すフローチャートである。 本明細書に記載の原理の一例による、印刷システムにおける、液体電子写真高固形分含有量を有するインクを利用する例示的な方法を示すフローチャートである。

全図面において、同一の参照番号は同様の要素を示すが、その要素は必ずしも同一であると限らない。

上述のように、液体電子写真（ＬＥＰ）印刷装置は、液体インクを利用するものであり、当該液体インクは光導電性ドラムに施与され、帯電させたドラムの一部に付着する。液体インクは、キャリア流体とキャリア中に懸濁された顔料固形分とを含有する。ＬＥＰ印刷装置は、オフセットの外観及び感触並びに写真品質の再生産性を有する画像を形成するために、液体インクを使用する。

キャリア及び固形分粒子を含むインクは、製造され、印刷の場へと送られる。印刷の際、キャリア流体によって、固形分粒子が混合され、輸送され、導電性ドラム上で堆積されることが可能となる。加えて、インク粒子は、キャリアの小さな割合を吸収する。これにより、インク粒子の機械的な挙動が変わり、インク粒子が、より可塑性となって、ドラム上に薄い均一なフィルムが形成される。固形分粒子が基材上に堆積する前に、キャリア流体の大部分は抽出される。キャリア流体の大きな割合が捕捉され、再使用される。しかし、印刷プロセスにおいては、剰余のキャリアが印刷システム内に蓄積され、廃棄される。剰余の（余分な）キャリアの購入、保管及び廃棄は、著しく高いコストを意味する。

以下の説明では、説明を目的として、本システム及び方法の徹底的な理解を供するために数多くの特定の詳細が記載されている。しかし、本装置、システム及び方法を上記の特定の詳細なしに実施できることは、当業者には明らかであろう。本明細書中での「態様（an embodiment）」、「例（an example）」又は類似の言葉の記載は、その態様又は例に関連して記述された特定の特徴、構造又は性質が、少なくともその一の態様に含まれるが、必ずしも別の態様には含まれるわけではないことを意味する。また、本明細書中の様々な箇所にある「一態様では」という表現又は類似の表現の様々な例は、必ずしも全てが同じ態様を示すものではない。

本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用されているように、液体電子写真（ＬＥＰ）プリンタ又は印刷機（プレス）という語は、静電画像生成を、基材へのブランケット画像転写と組み合わせた印刷プロセスを指す。本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用されているように、「高固形分含有量インク」という語は、４０％以上の固形分含有量を有する液体電子写真インクを指す。一例では、高固形分含有量インクは、固形分を少なくとも６５％含む。この固形分は、典型的には、数百ミクロンの凝集体粒径を有する集合体である。この粒子は、液体キャリアの一部を吸収するようになっている。例えば、液体キャリアの５％が、粒子によって吸収され得る。

図１は、低固形分含有量インクを使用するデジタル式ＬＥＰシステム（１００）の１つの例示的な態様の図である。そして、ＬＥＰシステムが高固形分含有量インクを使用することができるような、ＬＥＰシステムに対する多数の例示的な変更について以下説明をする。ＬＥＰシステムにおいては、最初に所望の画像が、写真画像形成胴（１０５）上に形成され、ブランケット胴（１２０）に転写され、その後、基材（１４０）へと転写される。所望の画像は、印刷システム（１００）へとデジタル形式で伝達される。所望の画像は、テキスト、図画、白黒画像、一部カラー、フルカラー画像、又はテキスト及び画像の任意の組合せであってよい。

１つの例示的な態様によれば、画像は、写真帯電ユニット（１１０）の下で写真画像形成胴（１０５）の清浄な剥き出しのセグメントを回転させることによって、写真画像形成胴（１０５）上に形成される。均一な静電荷は、コロナワイヤによって、写真画像形成胴（１０５）上に堆積される。写真画像形成胴（１０５）が回転を続けると、写真帯電ユニット（１１０）のレーザ画像形成部を通過する。多数のダイオードレーザが、画像領域の複数の部分における静電荷を消散させ、これにより、印刷すべき画像を複製した目に見えない静電荷パターンが残る。

多数のインクタンク（１６０）は、相応のバイナリインク現像（ＢＩＤ）ユニット（１１５）に供給されるインクを収容する。各インクカラー毎に、相応のＢＩＤユニット（１１５）を備えた１つのインクタンク（１６０）がある。例示を目的として、インクタンク（１６０）は１つのみ示されている。１つの例示的な態様によれば、インクは、濃縮された形態でインク缶（１５５）中に供給される。濃縮ペーストは、典型的には、約１５％〜２５％のインク固形分を含み、キャリア流体によりバランスされている（残余はキャリア流体である）。濃縮ペーストは、インク缶（１５５）からインクタンク（１６０）へと分配される。インクタンク（１６０）で、濃縮ペーストがキャリア流体と混合され、約１％〜１０％のインク固形分を有し且つキャリア流体が残余であるインクが形成される。キャリア流体は、キャリアタンク（１６５）からキャリア入力ライン（１５６）を介してインクタンク（１６０）に添加される。インクタンク（１６０）中のインクの性質は、慎重に制御されており、これにより、システム（１００）の印刷品質が維持される。例えば、インクタンク（１６０）は、インクの温度、密度、電荷、量及び流量を検出する多数のセンサを収容していてよい。上記パラメータの任意のものが、設定された範囲から逸脱した場合には、適切な訂正が行われる。例えば、インクの温度が高すぎる場合には、インクタンク中で熱交換器を通して冷却剤を循環させ、インクを冷却することができる。インクの密度が低すぎる場合には、より多くのインク固形分を、インク缶（１５５）から添加することができる。インクタンク（１６０）内部のポンプは、連結しているＢＩＤ（１１５）に、所望量のインクを、ＢＩＤ供給ライン（１５０）を介して提供する。

印刷の際、適切なＢＩＤユニット（１１５）が、写真画像形成胴（１０５）と連動する。連動するＢＩＤユニット（１１５）は、インクの均一なフィルムを有するインクローラを写真画像形成胴（１０５）に対して供する。インクは、写真画像形成胴（１０５）の画像領域上で逆の電場に引きつけられる帯電した顔料粒子（インク固形分）を含有する。インク固形分は、非画像領域からは弾かれる。キャリア流体及び未使用のインク固形分は、再調整及びＢＩＤユニット（１１５）への再循環のために、ＢＩＤリターンライン（１５２）を介してインクタンク（１６０）に戻される。所与の刷の画像領域が大きな面積を占める場合には、インクから抽出されるインク固形分の量は大きくなる。この急速なインク固形分の消費によって、キャリア流体はより過剰（剰余）となる。例えば、大きな写真を印刷する場合には、テキストの頁を印刷するよりも多くのインク固形分が必要であり、より大きな量の剰余キャリア流体が生じることとなる。

写真画像形成胴（１０５）は、ここで、インク固形分によって形成された単一のカラーインク画像をその表面に有しており、当該インク固形分は、逆の電荷に帯電した写真画像形成胴（１０５）の部分に付着している。インク固形分に加えて、写真画像形成胴（１０５）もいくらかのキャリア流体を保持する。写真画像形成胴（１０５）は、続けて回転させられ、インク画像がブランケット胴（１２０）に転写される。インク画像を転写するプロセスは、写真画像形成胴（１０５）上におけるその源からブランケット胴（１２０）へと行われる。そして、ブランケット胴（１２０）は、インク画像を基材へと転写する。このプロセスは、「オフセット印刷」と呼ばれる。オフセット印刷法には、いくつかの利点がある。まず、オフセットプロセスは、写真画像形成胴（１０５）を、基材が写真画像形成胴（１０５）に直接的に接触していたなら生じたであろう摩耗から保護する。第２に、ブランケット胴（１２０）は、取り替え可能なゴムブランケットで覆われている。このゴムブランケットは、基材表面の凹凸を補償し、インクを任意の凹部又は目の底部内まで均一に堆積させる。したがって、例示的なデジタル式ＬＥＰシステム（１００）は、極めて広範な表面、質感及び厚みの基材に印刷をすることができる。

ブランケット胴（１２０）は、インク固形分の可塑性及び密度を増大させるために加熱される。熱は、写真画像形成胴（１０５）からブランケット胴（１２０）へと転写されたキャリア流体のほとんどを蒸発させる。蒸気の大部分は、凝縮ステーション（１７５）で捕捉される。凝縮ステーション（１７５）は、剰余のキャリア流体のための捕捉・制御システムの唯一の部分である。覆い、ファン、トレイ、スクラバ、粒子フィルタ、及び他の要素を含む様々な別の構成要素を、キャリア流体を捕捉し、再使用するために使用することができる。

基材（１４０）は、印刷システム（１００）に右から進入し、供給トレイ（１２５）上を通って、圧胴（１３０）に巻き付けられる。基材（１４０）がブランケット胴（１２０）に接触すると、単一カラーインク画像が、基材（１４０）上に転写される。

写真画像形成胴（１０５）は回転を続け、胴表面の、それまでインク画像が保持していた部分をクリーニングステーション（１３５）に到達させる。クリーニングステーション（１３５）は、写真画像形成胴（１０５）からの任意のはぐれ粒子又は流体のクリーニング及び写真画像形成胴（１０５）の外表面の冷却を含む、複数の目的を果たす。クリーニングステーション（１３５）は、クリーニング剤として、再使用されたキャリア流体を使用することができる。クリーニングステーション（１３５）からの剰余の又は汚染されたキャリア流体は、凝縮ステーション（１７５）からのキャリア流体に加えられ、捕捉ライン（１５４）を通ってキャリアタンク（１６５）へと送られてよい。剰余のキャリア流体は、多数の技術を使用して再調整することができる。例えば、水を、スクラバによってキャリア流体から抽出することができ、粒子を、多孔質又は静電フィルタを使用してキャリア流体から抽出することができる。キャリアタンク（１６５）よりも剰余のキャリア流体が蓄積した場合には、キャリア流体は、廃棄タンク（１７０）内へと送られることができる。

写真画像形成胴（１０５）の生成、転写及びクリーニングは、連続プロセスであり、１分当たりに何百の画像が生成及び転写される。単一カラー画像（例えば、白黒画像）を形成するためには、圧胴（１３０）とブランケット胴（１２０）との間での基材（１４０）の１回のパス（通過）により、画像の転写は完了する。複数カラー画像の場合は、基材（１４０）が、圧胴（１３０）上で保持され、ブランケット胴（１２０）との複数回接触する。各接触において、追加的なカラーが基材上に配置される。例えば、４カラー画像を生成するために、写真帯電ユニット（１１０）は、第２のパターンを写真画像形成胴（１０５）上に形成し、写真画像形成胴は、第２のバイナリインク現像部（１１５）から第２のインクカラーを受容する。この第２のインクパターンは、上述のように、ブランケット胴が圧胴（１３０）と共に回転を続けると、ブランケット胴（１２０）に転写され、基材（１４０）上に印刷される。これが、所望の画像が基材（１４０）上に形成されるまで繰り返される。所望の画像の基材（１４０）上への形成が完了した後、基材（１４０）は機械から出て、又は基材（１４０）の反対の表面上に第２の画像を生成すべく両面印刷される。

多数のインクタンク（１６０）及びこれに連結するＢＩＤ（１１５）があってよい。分かり易いように、インクタンクは１つのみ示す。典型的には、７つのＢＩＤ（１１５）のそれぞれに１つのインクタンクが存在している。１つのオフセット印刷技術では、４つのプロセスカラー、つまりシアン、マゼンタ、イエロー及びキー（ブラック）を使用する。いくつかのより進んだプロセスは、６つのプロセスカラーを使用し、４カラー法における制限を補償する。加えて、望ましい視覚的又は触感の効果を達成するために、スポットカラーが望ましいであろう。例えば、スポットカラーは、金属、蛍光、光沢、被覆又は他の作用をもたらし得る。カスタムスポットカラーを、オンサイトで混合するか又は注文することができる。このカスタムスポットカラーは、所望の色を生成することにおいてより有効となり得、かつ／又は印刷された基材上で特別な視覚的効果をもたらし得る。例えば、スポットカラーは、特に、セキュリティ印刷、例えばお金、パスポート、債権等及び他の印刷書類の印刷において効果的である。

上述の例示的なデジタル式オフセットＬＥＰシステムの利点は、一致したドットゲイン、光学濃度及び色を含む。印刷システムがデジタル式であるので、オペレータは、印刷される画像を、任意の時点で何ら再構成することなしに変更することができる。さらに、印刷システムは、均一な画像光沢、広範なインクの色、広範な基材タイプとの適合性及びほとんど瞬時の画像の乾燥をもたらす。

印刷システムへの物理的なインプット（入力）は、インク濃縮物（インク固形分及びキャリア流体）並びに基材材料である。印刷プロセスの際、極めて少量（約５％〜１５％）のキャリア流体が消費又は消失する。大部分のキャリア流体は回復せしめられる。したがって、印刷システムからの物理的なアウトプット（出力）は、印刷された画像（基材上に設けられたインク固形分）及び剰余のキャリア流体である。印刷された画像が所望のアウトプットである一方、剰余のキャリア流体は、適切な廃棄を必要とする廃棄物である。システムにインプットされる（装入、送入される）キャリア流体を最小限にすることで、システムにインプットされるキャリア流体の輸送、保管及び廃棄のコストを低減することができる。加えて、印刷された基材を製造する全体的なコストも低減することができる。

図２は、高固形分含有量を有する液体電子写真インクを利用する例示的なデジタル式印刷システム（２００）の図である。この図では、焦点は、インク形成プロセス及びシステム全体を通るキャリア流体の経路設定に置かれている。図１に関連して詳細に述べた印刷エンジンは、ボックス（２２５）で示されている。この実施では、高固形分含有量インク（２０５）が、システム（２００）に導入される。高固形分含有量インク（２０５）は、図１に示すシステムについて述べたインクペーストよりもずっと高い固形分含有量を有する。例えば、高固形分含有量インク（２０５）は、約５０％〜９５％のインク固形分を含んでいてよく、キャリア流体である残余を含む。高固形分含有量インク（２０５）は、粉塵の危害を生じない程度の大きさを有する集合粒子の形態を有する。これらの集合粒子は、配量・混合ユニット（２１０）へと分配され、そこで、キャリアタンク（１６５）、中間タンク（２２０）又はインクタンク（１６０）からの流体と合わせられる。高剪断ミキサ（２１５）は、高固形分含有量インクを流体と合わせ、集合粒子をより小さな片に破砕する。高剪断ミキサ（２１５）は、インペラ、ギアポンプ、超音波ユニット、又は他のミキサであってよく、集合粒子を破砕する剪断の適切なレベルを適用してそれらを分散でき、約１０％〜３０％の固形分含有量を有する濃縮されたインクを形成する。

この濃縮インクは、その後、中間タンク（２２０）内に送られ、そこで、保管されて、さらに調整され得る。中間タンク（２２０）は、取り付けられたライン（２４０、２４２、２４４）及びバルブ（２３０、２３５）のシステムを介して、追加的なキャリア流体を受容することができる。印刷需要による指示に応じて、中間タンク（２２０）からの濃縮インクを、バルブ（２３２）を介してインクタンク（１６０）へと選択的に添加し、そこで、当該濃縮インクはさらに、キャリア流体によって希釈され、約１％〜１０％固形分の印刷インクを形成する。

この印刷インクは、インクタンク（１６０）から印刷エンジン（２２５）へと供給される。上述のように、液体電子写真印刷エンジン（２２５）では、ＢＩＤは、画像形成胴の帯電部分にインクのフィルムを施与する。このインクのフィルムは、約２０％〜２５％インク固形分である。そして、インクのフィルムは、加熱されたブランケット胴上へ堆積せしめられ、そこで、キャリア流体が除かれ、凝縮される。これによって、固形分含有量が約９５％まで増大し、残されたキャリア流体の一部が、粒子の内側へと吸収される。

剰余なキャリア流体は、捕捉・制御装置（２３０）によって回収され、再調整され、再使用のためにキャリアタンク（１６５）に戻される。８５％〜９０％の捕捉・制御効率であれば、キャリア流体を印刷機に別途添加する必要なく高固形分含有量インクの使用を可能とするためのキャリア流体の十分な量をシステムへと戻すことが分かった。加えて、高い捕捉・制御効率によって、表面を汚染し得る空中揮発性の有機化合物が低減される。印刷システム（２００）における様々な他のシステムは、所望のインクを生成する又は所望のクリーニング機能を果たすという必要に応じて、キャリアタンク（１６５）中に収容されているキャリア流体を利用することができる。様々なバルブ（２３０、２３５）が、様々なタンク（１６０、１６５、２１０、２２０）間のキャリア流体及びインクの流れを制御する。

システムによって生成された剰余のキャリア流体がある場合、かかるキャリア流体は、キャリアタンク（１６５）から、オーバーフロータンク（１７０）へと廃棄のために運ばれる。しかし、高固形分含有量インク（２０５）をシステムへ導入することによって、印刷プロセス時に消費され又は消失するキャリア流体の量（つまり、キャリア流体のアウトプット流束、送出流速）は、印刷プロセス内に導入されるキャリア流体によっておおよそバランスすることができる。前記システムに導入されるキャリア流体がより少ないため、印刷プロセスによってキャリア流体の廃棄物がほとんど生成しないか又は生成しない。

中間タンク（２２０）は、インクタンク（１６０）からの流体を受容することができ、流体を混合ユニット（２１０）及びインクタンク（１６０）へと分配することもできる。中間タンク（２２０）からの流体は、取り付けられたライン（２４０、２４２、２４４）及びバルブ（２３０、２３２、２３５）のシステムによって所望の場所に方向付けられる。中間タンク（２２０）は、多数の機能を果たし得る。例えば、中間タンク（２２０）は、混合ユニット（２１０）中でのバッチ処理を可能にする。混合ユニット（２１０）は、特定の量のインク固形分（２０５）、及びそれに対応する量のキャリア流体を、中間タンク（２２０）、前記インクタンク（１６０）及び／又はキャリアタンク（１６５）から受容することができる。そして、このバッチは、インク固形分が所望のサイズに破砕されるまで混合され、キャリア流体と混合される。そして、混合された高固形分含有量インクは、中間タンク（２２０）へと送られ、そこで、保管され、必要に応じてインクタンク（１６０）へと分配される。大量の印刷が行われる間、中間タンク（２２０）はインク固形分のリザーバを提供し、そのインク固形分は、容易に希釈され、インクタンク（１６０）中に分配される。以下に述べるように、印刷条件が、インクタンク（１６０）中の流体が、インクタンク（１６０）の容量を超えるような場合には、剰余の流体を中間タンク（２２０）内に送ることができる。そして、この剰余の流体は、システム内に再導入され、インク固形分を無駄にすることなく又は濾過媒体を消費することはない。

一例では、追加的な高固形分含有量インク（２０５）の印刷システム（２００）への導入量は、印刷システム（２００）によって消費されるインクの量におおよそ合致する。例えば、ＨＰ Ｉｎｄｉｇｏ ５０００（登録商標）印刷機は、休みなしで最大被覆率の印刷をするために、１分当たりに約３０グラムのインク固形分を消費することが分かった。したがって、この例では、配量・混合ユニット（２１０）の歩留まりは、１分当たり少なくとも３０グラム固形分である。配量・混合ユニット（２１０）は、印刷機制御システムに接続されており、印刷の動作と同期されている。インクタンク（１６０）中のインクの量が減って、規定された限界を下回る度毎に、供給ポンプは、規定された時間にわたり動作し、新たな量のインクが中間タンク（２２０）から供給される。それと並行して、配量・混合ユニット（２１０）内のインクの量が監視される。混合ユニット（２１０）中のインクのレベルが、規定された最低値を過ぎたら、混合ユニット（２１０）は、中身が中間タンク（２２０）へと送られて空にされ、インクの新たなバッチが準備される。

いくつかの状況では、印刷ジョブは、印刷ジョブの性質、材料又はインク被覆率によって大量のインク固形分を消費し得る。通常、これによって、インクタンク（１６０）中の固形分の濃度の急速な低下が起こる。それというのは、固形分が、抽出され、基材上に堆積せしめられ、液体キャリアが、印刷エンジン（２２５）内のＢＩＤ（１１５、図１）からインクタンク（１６０）へ戻されるからである。これを補償するため、追加的なインク（インク固形分及びキャリア流体の両方を含むもの）がインクタンク（１６０）に添加される。この添加は、インクタンク（１６０）のオーバーフローを起こし得る。しかし、図２に示すシステムによって、剰余のキャリアを、点線で示された流体リターンライン（２４０、２４２、２４４）及びバルブ（２３０、２３５）システムを通って中間タンク（２２０）及び／又は前記混合ユニット（２１０）へと方向付けできる。この例では、第１のパイプ（２４０）は、インクタンク（１６０）を下位のスリーウェイバルブ（２３５）に接続する。下位のバルブ（２３５）は、インクタンク（１６０）から、第２のパイプ（２４４）を介して中間タンク（２２０）へと、又は第３のパイプ（２４２）及び上位バルブ（２３０）を介して配量・混合ユニット（２１０）へと、選択的に流体を方向付けることができる。

流体リターンライン（２４０、２４２、２４４）は、混合ユニット（２１０）と、中間タンク（２２０）及びインクタンク（１６０）の少なくとも１つとの間で接続されている。これによって、混合ユニット（２１０）が、流体リターンライン（２４０、４２４、２４４）を介して、中間タンク（２２０）及び前記インクタンク（１６０）の少なくとも１つから流体を直接的に受容することが可能となる。そして、混合ユニット（２１０）は、その流体を高固形分含有量インク（２０５）と混合し、濃縮インクを製造する。この低固形分濃度を有する流体の混合ユニット（２１０）への再分配によって、インクシステム内でのキャリア流体が効果的に再使用される。

インクタンク（１６０）からの剰余の流体が、目標のタンク（２１０、２２０）内のものと同じ色のインク粒子を含有するので、タンク（２１０、２２０）への貯留の前に剰余のキャリアを精製することが不要となり得る。このスキームは、インクタンク（１６０）のオーバーフローを効果的に再使用し、インクタンク（１６０）内の流体の不必要な廃棄を防止する。インクタンク（１６０）からの剰余の流体が、キャリアタンク（１６５）に送られた場合、フィルタ（２４６）が使用され、インク固形分又は他の粒子を除去する。これは、キャリアタンク（１６５）から引き出される他のカラーのインクとの間の相互汚染も防止する。混合ユニット（２１０）、中間タンク（２２０）及びインクタンク（１６０）並びに連結されたライン／バルブのシステムは、印刷物で使用される各インクカラーについて同じものが設けられている。上述のように、全てのインクカラーは、同じキャリアタンク（１６５）から引き出すことができる。

１つの試験では、高い捕捉・制御効率を有し、混合ユニット（２１０）及び中間タンク（２２０）が設けられているＬＥＰ印刷機が、上述のアルゴリズムを使用して制御された。このアルゴリズムは、印刷機制御部（２２６）並びに図２において示されていない多数のセンサ及びアクチュエータによって実施された。ＬＥＰ印刷機は、８０％固形分を超える高固形分含有量インクを分散させることによって生成したインクによる印刷に成功した。加えて、ＬＥＰ印刷機は、６５％固形分の高固形分含有量インクのインプットによる連続の印刷に成功している。

図３Ａは、異なる固形分含有量のインクについて生成された、剰余のキャリアの量を示す例示的なグラフである。グラフの水平方向軸線は、分解色毎の画像被覆率を示し、より低いパーセントは左に、より高いパーセントは右に示される。分解色毎の画像被覆率は、画像の機能によって異なる。例えば、図３Ｂ中で、テキスト画像（３００）は、画像の全面積の約６％の画像被覆率を有する１つのブラック分解色のみを含み得る。図３Ｃでは、写真（３０５）は、３以上の分解色（シアン、イエロー、マゼンタ、ブラック）を含み得るし、各分解色について４０％以上の被覆率を有し得る。より大きな画像被覆率を有する画像は、インクが基材のより大きな部分を被覆するので、より多くのインク固形分を消費する。

グラフの垂直方向の軸線は、１回の印刷につきミリグラムで測定される、剰余のキャリア流体の量を示す。異なる３つの固形分の濃度でのインプットについての剰余の流体キャリアの量が測定された。第１のインプットは、２３％インク固形分を含み、キャリア流体である残余を含んでいた。６％の画像被覆率では、第１のインプットは、印刷１回当たりの約２５ミリグラムの剰余のキャリア流体を生成した。約１５％の画像被覆では、第１のインプットは、印刷１回当たり約７０ミリグラムの剰余のキャリア流体を生成した。４５％の画像被覆率では、第１のインプットは、印刷１回当たり２００ミリグラムに近い剰余のキャリアを生成した。印刷が続けられ、２３％固形分の追加的なインクが添加されると、剰余のキャリア流体は生成し続け、最終的には廃棄しなければならない。

より高い固形分濃度の他の２つのインク、つまり、６５％固形分の第１の高固形分含有量インク及び８５％固形分の第２の高固形分含有量インクも、例示的なＬＥＰシステムにより使用することができる。グラフに示されているように、６５％固形分でのインクインプットでの印刷は、分解色毎に小さな画像被覆率を有する印刷画像の場合には、少量のキャリア流体の不足を生ぜしめる。この場合、キャリア流体を、印刷システムに添加する必要があり得る。しかし、画像被覆率が大きく、インク固形分がより急速に消費される場合、システムは、少量の剰余のキャリア流体を生じ始める。例えば、画像被覆率が４５％である場合、６５％固形分のインクインプットは、１回の印刷につき約２０ミリグラムの剰余のキャリアを生じさせる。これは、２３％固形分の供給インクの場合よりも廃棄物が一桁少ない。

８５％固形分のインクインプットは、剰余のキャリアの量と画像被覆量との間の依存が極めて少ないことを示す。８５％固形分のインクインプットは、全ての画像被覆率において少量のキャリア流体不足を維持している。したがって、いくらかキャリア流体を周期的に添加することが必要となり得る。しかし、システムに添加される全キャリア流体が、システムによって消費されたキャリア流体の量に合致すると考えられるので、廃棄する過剰のキャリア流体はない。８５％固形分のインクインプットで動作させることによって、全ての動作モード及び画像被覆率において液体キャリアの廃棄物が生じないことが保証される。加えて、８５％固形分のインクは、２３％固形分のインクよりも嵩が小さく、重量がより小さく、輸送及び保管がより安価であろう。

図４に、印刷がキャリア流体不足をもたらすような高固形分含有量を有するインプットインク（装入されるインク）（２０５）を許容するＬＥＰ印刷システム（２００）の簡素化バージョンを示す。いくつかの実施では、これによって、オーバーフロータンク（１７０、図２）及びインクタンク（１６０、図２）からキャリアタンク（１６５、図２）へのラインを除くことができる。印刷機の動作を維持するために必要に応じて、追加的な流体が、キャリアタンク（１６５）に添加される。高固形分含有量を有するインクインプットで動作させた場合、混合ユニット（２１０）、中間タンク（２２０）及びインクタンク（１６０）への追加的なキャリア流体の必要な量の堆積は、印刷機制御部（２２６）におけるアルゴリズムによって対処することができ、当該制御部は、消費率、固形分濃度、液体レベル及び他の情報に関連するデータを集める。そして、アルゴリズムは、追加的なキャリア流体を所望の場所へ方向付けする。

上述のＬＥＰ印刷システム（２００）において、高固形分含有量インクの使用によって、印刷機のインクキャリア消費量を１０分の１以下に低下させることが可能となる。これにより、インクの包装、保管及び輸送を最小限にすることができる。いくつかの実施では、これにより、印刷された頁当たりのコストを５０％にまで低下させることができる。印刷場でのキャリア流体廃棄物は、劇的に減少する。これによって、印刷機オペレータの廃棄コストが節約され、またＬＥＰ印刷の環境への影響も著しく低減する。

図５は、本明細書に記載の原理の一例による、印刷システムにおける使用のための、例示的な高固形分含有量を有する液体電子写真インクを製造する方法を示すフローチャートである。図５に示されているように、この方法は、高固形分含有量インク及び流体を混合ユニット（２１０）に添加し（５５０）、当該流体は、インクタンク（１６０）及び中間タンク（２２０）の少なくとも１つから直接的に引き出されており、高固形分含有量インク及び流体を混合ユニット（２１０）内で混合して（５６０）、濃縮インクを製造し、当該濃縮インクは、中間タンク（２２０）を通してインクタンク（１６０）へとアウトプットされる（送出される）ことを含む。

図６は、本明細書に記載の原理の一例による、印刷システムにおける使用のための、例示的な高固形分含有量を有する液体電子写真インクを製造する方法を示すフローチャートである。図６に示されているように、この方法は、高固形分含有量インクの所定量を混合ユニット（２１０）に添加し（６６０）、インク固形分を含有する流体を混合ユニット（２１０）に添加し（６７０）、高固形分含有量インク及び流体を混合ユニット（２１０）中で混合し（６８０）、濃縮されたインクを製造することを含む。

図７は、液体電子写真高固形分含有量を有するインクを利用する例示的な方法を示すフローチャートである。将来のインク固形分の所要量（必要量）を計算する（５０５）。この計算は、指示された印刷ジョブを分析し、媒体のタイプ、頁数、及び所与のカラーインクの頁被覆率を決定して、時間の関数として予想される要求を生成することを含む。高固形分含有量インク及びキャリア流体を、ＬＥＰ印刷機（５１０）内の混合ユニットに添加し、混合ユニットが、将来のインク固形分の必要量を満たすように計算された濃縮インクを生成する（５１５）。濃縮インクは、中間タンク（５２０）内に送られる。中間タンクでは、追加的な希釈又は濃縮されたインクの他の調整が行われ得る。中間タンクからの濃縮インクは、インクタンクに選択的に添加され、追加的なキャリア流体で希釈され、規定された範囲のインク固形分濃度を有する印刷インクを生成する（５２５）。インク固形分濃度は、１％固形分〜１０％固形分の範囲であってよい。例えば、所与のシステム内では、インク固形分濃度は、２％と選択することができる。印刷インクは、インクタンクからＬＥＰ印刷エンジンへと供給され、そこで、印刷インクからインク固形分が光導電体上に堆積し、基材上に転写されて、印刷物が製造される（５３０）。インクからの固形分の除去によって、固形分が失われたインクが生成し、このようなインクは、インクタンク（５３５）に戻される。追加的な濃縮インクが、中間タンクからインクタンクに添加され、ＬＥＰ印刷エンジンによって消費されたインク固形分に換えられる。

いくつかの実施では、高固形分含有量インクは、印刷の際、剰余のキャリア流体が生成されるようなインク固形分とキャリア流体との比を有する。プリンタ内の捕捉・制御システムは、キャリア流体を捕捉し、それを再調整し、システムへと戻す。例えば、捕捉・制御システムは、キャリア蒸気をキャリア流体へと凝縮し、キャリア液体から任意の水を分離する。上述のように、高固形分含有量インクを添加し、キャリア流体を再使用することによって、印刷システムによる廃棄キャリア流体の生成を最小限にするか又はなくすことができる。例えば、固形分含有量は、印刷の際、キャリア流体の不足が生じるようなインク固形分とキャリア流体との比を有していてよい。追加的なキャリア流体を印刷システムに添加することができ、この不足は補償される。インク固形分についての高い要求によって、インクタンクでの剰余の流体レベルが生じる場合には、インクタンクからの印刷インクは、中間タンク及び／又は混合ユニットに戻され、インクタンクのオーバーフローを防止する。この再使用は同じカラーシステム内で起こるため、戻り流体からインク固形分を濾去するフィルタが不要となる。これにより、無駄となるインク固形分及び濾過媒体の消費が低下する。

図８は、高固形分含有量インクを利用する例示的な印刷システム内でのキャリア流体の扱いをさらに説明をするフローチャートである。将来のインク固形分の必要量を計算する（６０５）。上述のように、将来のインク固形分の必要量は、指示された印刷ジョブのインクの要件、使用履歴及び他の要因を含む多数のインプットを使用して計算することができる。高固形分含有量インクを、将来のインク固形分の必要量が満たされるように混合ユニットに添加する（６１０）。混合ユニットに添加されたキャリア流体は、印刷システム内のキャリア流体の量及び配分に応じて、キャリアタンク又はインクタンクのいずれかから出される。

平均の画像被覆率により、キャリア回収の不足が生じる場合（６１５）、キャリアタンクからのキャリア流体を混合のために使用する（６２５）。キャリア流体のキャリアタンクからのこの添加は、画像被覆率が低い場合、低い率のキャリア回収を補償する。例えば、画像被覆率が低い場合には、より低いインク固形分が使用されるが、キャリア流体はおおよそ同じ比率に回復される。これによって、キャリア流体の漸次的な欠乏が起こる。この状況は、図３Ａにおいて、６５％固形分を有する高固形分含有量インクについて示されている。分解色につき約１５％を下回る画像被覆率では、キャリア流体は、インク固形分よりも速く消費される。これにより、キャリア流体の不足が起こる。

平均の画像被覆率により、剰余のキャリアが回収される場合（６２０）、インクタンクからのインクを、濃縮インクの混合のために使用する（６３０）。この状況も、６５％固形分を有する固形分含有量インクについて、図３Ａに示されている。分解色につき約１５％を超える画像被覆では、インク固形分は、キャリア流体よりも早く消費される。これにより、インクタンクに戻されたインクが希釈されることとなる。インクをインクタンクから混合ユニットへと導入することによって、この希釈が軽減され得る。加えて、上述のように、インクタンクから混合ユニットへと輸送された希釈されたインクからインク固形分を濾過することが不要である。そして、ミキサが、高固形分含有量インクとキャリア流体／インクとを混合し、将来のインク固形分の必要量を満たす濃縮インクを形成する（６３５）。

システム内のキャリア流体の不足又は蓄積を測定するために、キャリア流体の消費が長時間にわたり追跡される。例えば、キャリア流体消費は、回収されたキャリアの量に対し計算することができる（６４０）。印刷システムは、キャリア流体の不足を検出し、追跡する。低い被覆率での印刷ジョブが長時間続けられた場合、不足が規定された閾値を下回った時、オペレータには、新たなキャリアを印刷機（６４５）に添加するよう通知がなされる。

システムが、剰余のキャリア流体がシステム内で蓄積していると判定した場合、キャリア消費率を、キャリアタンク体積に対して計算することができる（６５０）。これにより、印刷システムが、いかにより長くキャリアタンクが、その容量を超えるまでに継続して剰余のキャリア流体を受け入れることができるかを判定することが可能となる。剰余のキャリア流体がシステム内に蓄積された場合、その剰余のキャリア流体を、中間リザーバにおける希釈のために使用することができる（６５５）。剰余のキャリア流体を長時間にわたり、継続して回収する場合には、その剰余のキャリア流体を、クリーニング又は他の印刷以外の動作のために使用することができる（６６０）。剰余のキャリア流体が上記の規定された閾値を超えた場合には、オペレータへの通知が行われ得る。この規定の閾値は、キャリアタンク容量のパーセントとして、例えば、キャリアタンクの体積の８０％又は９０％として表すことができる。

いくつかの態様では、軽減動作は、システムにより追跡されたキャリア流体の蓄積又は不足に対応して行うことができる。例えば、システム中に剰余のキャリア流体がある場合には、低い被覆率の印刷ジョブを、手順に関係なく、インク固形分の量に相対的にキャリア流体の消費を増大させるように行うことができる。反対に、システム内にキャリア流体の不足がある場合には、高い被覆率の印刷ジョブにより、手順に関係なく、インク固形分消費を増大させ、いくらかの剰余のキャリア流体を生成させることができる。

別の動作も、キャリア流体消費をバランスするために行われ得る。例えば、印刷機の動作パラメータが調節され得るか、又はシステム内にインプットされるインク固形分濃縮物の種類が調節され得る。１つの実施では、剰余のキャリア流体がシステム内で蓄積している場合には、８５％固形分の高固形分含有量インクがシステム内に導入され得る。これにより、割合として少ないキャリア流体がシステム内にインプットされる。これとは反対に、システム内にキャリア流体の不足があった場合には、より低いインク固形分濃度を有する高固形分含有量インクがシステム内に導入され得る。

結論として、ＬＥＰ印刷機によって利用されるキャリア流体が販売され、インクの一部として生産され、消費者に供給され、印刷機に通され、最後には廃棄される。この剰余のキャリア流体は、印刷のコストの極めて大きい部分となり得る。高固形分含有量を有する液体電子写真インクを利用する印刷システムによって、剰余の流体キャリアを低減し又はなくすことができる。これによって、印刷物のコストを著しく減らし、供給プロセスの要求を減らし、印刷サイトでの廃棄物の生成を最小限化することができる。

以上の説明は、上述の原理の態様及び例を示し、記述するためにのみ提示されている。この説明は、包括的なものでなく又はこれらの原理を開示された任意の正確な形態に限定することを意図するものではない。上記の教示に照らして多くの変更及び変形が可能である。

Claims (15)

1. 高固形分含有量を有するインク（２０５）を使用する印刷システム（２００）であって、
   高固形分含有量インク（２０５）を受容し、濃縮インクを製造する混合ユニット（２１０）、
   前記混合ユニット（２１０）から前記濃縮インクを受容する中間タンク（２２０）、
   前記中間タンク（２２０）から前記濃縮インクを受容し、印刷インクを製造するインクタンク（１６０）、
   前記インクタンク（１６０）から前記印刷インクを受容する液体電子写真印刷エンジン（２２５）、並びに
   前記混合ユニット（２１０）と、前記中間タンク（２２０）及び前記インクタンク（１６０）の少なくとも１つとの間を接続する流体リターンライン（２４０、２４２、２４４）を備えており、前記混合ユニット（２１０）が、流体を、前記中間タンク（２２０）及び前記インクタンク（１６０）の少なくとも１つから前記流体リターンライン（２４０、４２４、２４４）を介して受容し、前記流体を前記高固形分含有量インク（２０５）と混合して、前記濃縮インクを製造するように構成されている、印刷システム。
2. 前記高固形分含有量インク（２０５）が、指示された印刷ジョブから計算された予測される要求に基づいて、前記システム（２００）に添加される、請求項１に記載の印刷システム。
3. 前記流体リターンライン（２４０、２４２、２４４）が、前記インクタンク（１６０）と前記中間タンク（２２０）との間に流体連通をさらに有し、流体を前記インクタンク（１６０）から前記中間タンク（２２０）へ運ぶ、請求項１に記載の印刷システム。
4. インク固形分が、前記インクタンク（１６０）から前記中間タンク（２２０）及び混合ユニット（２１０）へと送られる前記流体から濾過されない、請求項１に記載の印刷システム。
5. キャリア流体を収容するキャリアタンク（１６５）をさらに備えており、当該キャリアタンク（１６５）が、前記混合ユニット（２１０）に流体連通されている、請求項１に記載の印刷システム。
6. 前記システム（２００）に添加された前記高固形分含有量インク（２０５）中の前記キャリア流体が、前記システム（２００）による前記キャリア流体の消費を下回り、全ての印刷条件の下、キャリア流体不足を生ぜしめ、前記キャリア流体不足が、前記高固形分含有量インク（２０５）から分離された前記キャリア流体の添加によって対処される、請求項１に記載の印刷システム。
7. 高固形分含有量インクを使用する液体電子写真印刷の方法であって、
   高固形分含有量インク及び流体を混合ユニット（２１０）へ添加し（５５０）、前記流体が、インクタンク（１６０）及び中間タンク（２２０）の少なくとも１つから直接的に引き出され、
   前記高固形分含有量インク及び前記流体を前記混合ユニット（２１０）内で混合して（５６０）、濃縮インクを製造し、当該濃縮インクが、前記中間タンク（２２０）を通して前記インクタンク（１６０）へとアウトプットされる、方法。
8. 前記濃縮インクを前記インクタンク（１６０）へアウトプットすることが、前記濃縮インクを、前記中間タンク（２２０）から前記インクタンク（１６０）へ選択的に添加し（５２５）、当該インクタンクにおいて、前記濃縮インクが、追加的なキャリア流体により希釈されて、インク固形分濃度の規定の範囲を有する印刷インクを製造することを含む、請求項７に記載の方法。
9. 指示された印刷ジョブに基づいて将来のインク固形分の必要量を計算し（５０５）、
   ある量の高固形分含有量インク及び流体を前記混合ユニットへ添加して（５１５）、前記将来のインク固形分の必要量を満たすように計算された量の濃縮インクを製造することをさらに含む、請求項７に記載の方法。
10. 印刷インクを前記インクタンク（１６０）から液体電子写真印刷エンジン（２２５）へ供給し（５３０）、当該液体電子写真エンジンにおいて、インク固形分が、前記印刷インクから光導電体上に堆積し、基材上に転写されて、印刷物を製造し、
    消耗したインクを前記インクタンクへ戻す（５３５）ことをさらに含む、請求項７に記載の方法。
11. 前記高固形分含有量インク（２０５）が、印刷の際に剰余のキャリア流体が生成されないようなインク固形分とキャリア流体との比を有する、請求項７に記載の方法。
12. 印刷インクを、前記インクタンク（１６０）から前記中間タンク（２２０）及び前記混合ユニット（２２０）の少なくとも１つへ戻し、インク固形分の高い需要がある周期の間、前記インクタンク（１６０）のオーバーフローを防止することをさらに含む、請求項７に記載の方法。
13. 液体電子写真インクを準備する方法であって、
    ある量の高固形分含有量インクを混合ユニット（２１０）に添加し（６６０）、
    インク固形分を含有する流体を前記混合ユニット（２１０）に添加し（６７０）、
    前記高固形分含有量インク及び前記流体を前記混合ユニット（２１０）中で混合して（６８０）、濃縮インクを製造する、方法。
14. インク固形分を含有する流体をインクタンク（１６０）から引き出し、
    インク固形分を含有する前記流体を前記混合ユニット（２１０）に輸送する（６３０）ことをさらに含む、請求項１３に記載の方法。
15. インク固形分を含有する流体を中間タンク（２２０）から引き出し、
    前記インク固形分を含有する流体を前記混合ユニット（２１０）へ輸送することをさらに含む、請求項１３に記載の方法。

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