專利名稱：確定流體特性的制作方法
確定流體特性
背景技術(shù)：
許多因素對印刷過程的質(zhì)量有影響。能夠明白，存在對提高印刷作 業(yè)的質(zhì)量的持續(xù)需求。因此，監(jiān)控與印刷過程相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)特性 可能是期望的，因?yàn)檫@可以促進(jìn)更高質(zhì)量的印刷作業(yè)。然而，例如監(jiān)控
某些特性可能很難，所述特性諸如與印刷機(jī)的靜態(tài)油墨(ink)池相關(guān) 聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)特性。
各種油墨參數(shù)極大地影響印刷機(jī)(press)關(guān)于印刷質(zhì)量、工作穩(wěn) 定性和耗材使用期限的性能，因此測量和控制這樣的油墨特性可能是期 望的。


為了實(shí)現(xiàn)前述及相關(guān)目標(biāo)，以下描述和附圖詳細(xì)闡迷本公開的某些 說明性方面和/或?qū)嵤├?。這些指示了本文公開的一個(gè)或多個(gè)方面和/或 實(shí)施例可以采用的各種方式中的僅若干方式。根據(jù)結(jié)合附圖考慮的以下 詳細(xì)描述，本公開的其他方面、優(yōu)點(diǎn)和/或新穎特征將變得顯而易見。
圖1是可以用來測量靜態(tài)油墨池的電導(dǎo)率的實(shí)驗(yàn)室類型油墨單元 (ink cell)系統(tǒng)的功能示意圖。
圖2是諸如可以用于液體電子照相術(shù)的電子油墨(Electro-Ink)的基 本操作的簡化功能示意圖，所述電子油墨包括電學(xué)上可充電微粒在介電 液體媒介(dielectric liquid media)中的分散體(dispersion)。
圖3是依據(jù)本文公開的一個(gè)或多個(gè)方面和/或?qū)嵤├腲皮配置成監(jiān) 控和確定諸如流動油墨的電導(dǎo)率之類的流動流體的 一 個(gè)或多個(gè)特性的 電導(dǎo)率及電荷計(jì)系統(tǒng)的 一 個(gè)示例性實(shí)施例的簡化示意圖。
圖4是可以用來測量流體特性(諸如靜態(tài)流體樣本的電導(dǎo)率)的測 量系統(tǒng)的簡化功能示意圖以及可以用于這種測量的方程。
圖5A和5B是依據(jù)本文公開的一個(gè)或多個(gè)方面的例如可以利用圖1、 3和4的系統(tǒng)實(shí)施例而測量和確定的若干流體特性的曲線圖。
圖6A和6B是依據(jù)本文公開的一個(gè)或多個(gè)方面的可以在一個(gè)或多個(gè) 流體特性的測量期間獲得的所施加的高場電壓以及對應(yīng)電導(dǎo)率響應(yīng)的
5曲線圖，所述一個(gè)或多個(gè)流體特性例如可以利用圖1、 3和4的系統(tǒng)實(shí) 施例來確定。
圖7是依據(jù)本文公開的一個(gè)或多個(gè)方面和/或?qū)嵤├谋慌渲贸杀O(jiān) 控和確定諸如流動油墨的電導(dǎo)率之類的流動流體的一個(gè)或多個(gè)特性的 電導(dǎo)率及電荷計(jì)系統(tǒng)的示例性實(shí)施例的簡化示意圖，其中使用旋轉(zhuǎn)鼓使 所述流動油墨在若干電極對之間流動。
圖8-11是依據(jù)本文公開的一個(gè)或多個(gè)方面的示出用于基于電流測 量數(shù)據(jù)來監(jiān)控和確定流動流體的電導(dǎo)率的示例性方法的 一個(gè)或多個(gè)實(shí) 施例的流程圖。
具體實(shí)施例方式
參照附圖描述本公開的 一個(gè)或多個(gè)方面，其中相似的參考數(shù)字在整 個(gè)附圖中通常用來指代相似的元件，且其中各種結(jié)構(gòu)不一定是按比例繪 制的。在以下描述中，為了解釋目的，闡述了眾多具體細(xì)節(jié)以便提供對 本文公開的一個(gè)或多個(gè)方面的徹底理解。然而，可以顯而易見的是，本
他情況中，以^框圖形式;出了眾所周#:的結(jié)構(gòu)和裝置以便^描述本文 公開的一個(gè)或多個(gè)方面。
一般而言，液體電子照相油墨是電學(xué)上可充電微粒在介電液體媒介 中的分散體。在施加電場后，所述微粒變?yōu)閹щ姴⑶已仉妶銎?。觀測 表明這種油墨的電導(dǎo)率強(qiáng)烈依賴于所施加電場的強(qiáng)度-在低強(qiáng)度場(一 般低于50V/隱)時(shí)較低而在高強(qiáng)度場(一般大于500V/mm)時(shí)高很多。 因而，對在〗氐電場和高電場測量的電導(dǎo)率加以區(qū)別。
觀測還表明當(dāng)油墨微粒失去補(bǔ)充時(shí)，由于微粒漂到電極之一，所測 量的電流下降從而達(dá)到恒定值，此時(shí)在這些電極之間的液體中基本沒有 留下(耗盡)微粒。
對本公開而言，以下術(shù)語應(yīng)具有以下意義
術(shù)語"一"實(shí)體指的是一個(gè)或多個(gè)該實(shí)體。如此，術(shù)語"一"、"一 個(gè)或多個(gè)"以及"至少一個(gè)"在本文中能夠互換地使用。
"高場電導(dǎo)率，，被定義為在微粒耗盡可能發(fā)生之前在施加高強(qiáng)度電 場時(shí)測量的電導(dǎo)率。
"低場電導(dǎo)率"被定義為在低強(qiáng)度場測量的電導(dǎo)率。"DC電導(dǎo)率"被定義為在由于所測量電流達(dá)到了基本恒定的值所以 電流平穩(wěn)之后測量的電導(dǎo)率。
"微粒電導(dǎo)率"被定義為油墨的高場電導(dǎo)率和低場電導(dǎo)率之間的 差，因?yàn)檫@個(gè)差歸因于微粒并且被稱為"微粒電導(dǎo)率"，原因在于觀測 表明，在從油墨中去除微粒(例如通過在離心機(jī)中分離)后剩余無微粒 流體基本上呈現(xiàn)出與在去除微粒前在油墨中測量的低場電導(dǎo)率相同的 高場電導(dǎo)率。微粒電導(dǎo)率被計(jì)算為微粒濃度(例如每單位體積的微粒數(shù)) 乘上單個(gè)微粒攜帶的電荷并乘上微粒的遷移率的乘積。
"遷移率"被定義為微粒的漂移速度對所施加的電場強(qiáng)度的比值。
高電場所感應(yīng)的并針對由于低場電導(dǎo)率和DC電導(dǎo)率引起的電流所
修正的電流的時(shí)間積分表示微粒所攜帶的電荷。
因而，不同類型電導(dǎo)率的測量不僅提供直接的電性質(zhì)而且提供有價(jià) 值的油墨特性，諸如電荷濃度以及微粒濃度。
例如參照圖1，示出了可以用來測量靜態(tài)油墨池的電導(dǎo)率的實(shí)驗(yàn)室
類型油墨單元系統(tǒng)10。該油墨包括油墨微粒22在介電液體媒介內(nèi)的分 散體20。.要測量的油墨分散體20置于一對導(dǎo)電電極25之間的油墨單元 24內(nèi)，這對導(dǎo)電電極25包括連接到油墨單元系統(tǒng)10的高壓電源及低電 平電流計(jì)30的相應(yīng)正(+ )端子32和負(fù)(-)端子34的正(+ )電極26 和負(fù)(_)電極28。
在工作時(shí)，從電壓源30向油墨單元24的電極對25施加相對較高 的電壓。油墨分散體20內(nèi)的油墨微粒22被充電并且當(dāng)微粒沿電極26 和28之間的電場漂移時(shí)短暫地允許傳導(dǎo)電流，如上面關(guān)于"高場電導(dǎo) 率"所討論的。在電極對25之間傳導(dǎo)的電流由低電平電流計(jì)30測量并 且可以用來確定與油墨單元24內(nèi)的油墨分散體20的電導(dǎo)率相關(guān)聯(lián)的若 干特性。
還如上面關(guān)于"低場電導(dǎo)率"所討論的，觀測表明當(dāng)油墨微粒22 失去補(bǔ)充(諸如在靜態(tài)油墨單元24中)時(shí)，由于微粒22漂到電極之一， 所測量的電流下降從而達(dá)到恒定值(例如"DC電導(dǎo)率，，)，此時(shí)很少或 沒有(few to no)微粒保持分散在電極26/28之間的液體油墨分散體 20內(nèi)(耗盡)。
圖2進(jìn)一步示出了諸如可以用于液體電子照相術(shù)的電子油墨50的 基本操作。液體電子照相油墨50包括電學(xué)上可充電油墨微粒22在介電液體媒介或載液(例如成像油)51中的分散體。電子油墨50的油墨微 粒22還包括具有顏料54的調(diào)色劑(toner )微粒52,其中作為在正(+ ) 電極56和負(fù)(-)電極58之間感應(yīng)的電場的結(jié)果油墨微粒22可以接收 負(fù)電荷55。如果流體能夠^t離子化，則作為在電極對之間感應(yīng)的電場的 結(jié)果，其還可以含有正離子60和/或負(fù)離子62。電子油墨50還可以含 有稱為電荷引導(dǎo)劑(charge director) 64的特定類型的表面活性劑， 其可以被添加到油墨以提升油墨微粒22獲得電荷的能力。
如先前所討論的，當(dāng)油墨和油墨微粒22是固定的或者以其他方式 失去補(bǔ)充(諸如在圖1的靜態(tài)油墨單元24中)時(shí)，帶電微粒22 (例如， 接收負(fù)電荷55)漂到電極之一 (例如，帶負(fù)電的微粒22被吸引到正電 極56)。當(dāng)基本所有微粒都漂到電極時(shí)，所測量的電流下降從而達(dá)到恒 定值(例如，"DC電導(dǎo)率")。
在電圖或電子照相過程(electro (-photo-) graphic )過程的一個(gè) 實(shí)施例中，電極之一 (諸如電極56)可以用作"電子照相"板或照片成 像板(PIP)56,以攜帶形式為電荷或電位的對應(yīng)空間分布的潛像。在 這個(gè)實(shí)施例中，另一電極58則可以用作提供油墨22和調(diào)色劑微粒52 中的顏津十54的顯影才幾(developer) 58,其然后凈皮吸引成表示潛像的電 荷的空間分布。
圖3示出了依據(jù)本文^>開的一個(gè)或多個(gè)方面和/或?qū)嵤├?:配置
成監(jiān)控和促進(jìn)確定諸如流動油墨102的電導(dǎo)率之類的流動流體的一個(gè)或 多個(gè)特性的電導(dǎo)率及電荷計(jì)系統(tǒng)100的一個(gè)示例性實(shí)施例。
電導(dǎo)率及電荷計(jì)系統(tǒng)1 0 0的 一 個(gè)實(shí)施例包括置于含有帶電微粒的流 體(例如油墨)中的三個(gè)(或更多)電極對。迫使或以其他方式使得流 體101沿方向102在所述電極對(例如110、 120和130 )的相應(yīng)第一和 第二板(例如110a/110b、 120a/120b和130a/130b)之間流動。所述電 才及對(例如110、 120和130)由(例如，由電壓源140的正(+ )端子 142和負(fù)(-)端子144所施加的)DC電壓V偏置，以致到流體流過第 三(最后)電極對130時(shí)基本所有帶電微粒都被從流體101中去除(例 如，通過被吸引到第二(中間/居中)電極對120的第二對板U0a/U0b)。 當(dāng)流體在所述電極對(例如110、 120和130)的相應(yīng)第一和第二板(例 如llQa/110b、 12Ga/12Qb和13Ga/13Qb)之間流動時(shí)，監(jiān)控和測量每個(gè) 電極對的板之間的對應(yīng)DC電流，基于從電壓源140施加的DC電壓V而產(chǎn)生在電流計(jì)1 (112)處測量的第一電流I,、在電流計(jì)2 (122)處測 量的第二電流12、以及在電流計(jì)3 ( 132)處測量的第三電流13。然后基 于與測量相關(guān)聯(lián)的各種因素和/或條件，使用DC電流測量L、 12和13來 確定流體的 一 個(gè)或多個(gè)電導(dǎo)率特性或者另 一 個(gè)這樣的流體特性。除了其 他以外，這樣的因素和/或條件可以包括例如板之間的距離(d)、板的 截面積(A)以及所施加的電壓V，如以下要進(jìn)一步討論的。
以此方式，并且當(dāng)流體101沿流動方向102進(jìn)入圖3的電導(dǎo)率及電 荷計(jì)實(shí)施例100時(shí)，在第一電極對110的第一和第二板110a/110b之間 進(jìn)行的初始流體電導(dǎo)率測量反映了流體中高濃度的帶電微粒(例如，用 于"高場電導(dǎo)率，，測量)，而在第三(最后)電極對130的第一和第二 板1 3 0 a /1 3 0 b之間進(jìn)行的流體電導(dǎo)率測量反映了流體中艮低濃度的帶電 微粒(例如，用于"DC電導(dǎo)率，，測量)。然后，這些電導(dǎo)率測量以及在 第二電極對120的第一和第二板120a/120b之間的"低場電導(dǎo)率"測量 能夠用來確定流體的附加特性，所述附加特性能夠影響印刷過程的質(zhì) 量。
因而，在這個(gè)示例中，泵送或者以其他方式引導(dǎo)諸如油墨的流體在 三個(gè)(或更多)電極對之間流動，其中第一電極對IIO具有在流體流動 方向102上的短長度，第二電極對120具有沿流動方向102的長長度， 而第三電極對130具有沿流動方向102的任意長度。例如，要明白，蠕 動泵或另 一種這樣的泵送裝置可以用來在三個(gè)電極對的板之間泵送流 體。通過在電極對兩端(例如交替地)施加高值和低值DC電壓，可以 測量相應(yīng)電極對的板之間的兩個(gè)對應(yīng)DC電流值。
而且，第一短電極對110的長度使得在微粒經(jīng)過該電極對110的時(shí) 間期間不會發(fā)生顯著的微粒耗盡，而在這個(gè)時(shí)間期間，發(fā)生充足的電荷 收集以使得能夠從其進(jìn)行電流測量。電極對120的長度足夠長以確保在 流體通過其間的期間從流體(例如油墨)中基本全部去除微粒(稱為極 化)。最后，第三電極對130只需長得足以為從其進(jìn)行電流測量提供充 足的最小電荷收集。
基于來自每個(gè)電極對的DC電流測量，可以確定流體的一個(gè)或多個(gè) 電導(dǎo)率或其他這樣的特性，例如包括荷質(zhì)比、遷移率以及帶電微粒的濃
度。帶電微?？梢允腔蚩梢圆皇橇黧w原有的，但這樣的微粒在流體被制 造用于電圖或電子照相過程時(shí)通常是流體的組成部分，其中微粒還可以
9攜帶著色劑和/或粘合劑。
圖4示出了可以用來測量一個(gè)或多個(gè)特性(諸如靜態(tài)流體樣本的電導(dǎo)率)的測量系統(tǒng)200以及可以用于這種測量的方程。類似于圖1的油
墨單元10，圖4的測量系統(tǒng)200包括具有一對電極210的測量單元202,這對電極210包括在樣本214的兩側(cè)隔開距離d 216的第一電極或板210a以及第二電極或板210b,所述樣本214具有如板210a/210b看到的截面積A。
電壓源240電連接到測量單元202的板210a/210b，并且給電極對210供應(yīng)電壓V 242。作為所施加電壓242的結(jié)果，能夠測量第一板210a和第二板210b之間的電流I 212?；谒鶞y量的電流I 212,可以根據(jù)以下方程確定電導(dǎo)率cj:
<7 =- = — ——
r/s r 爿
其中cr-樣品的電導(dǎo)率(單位pmhO/cm)I =板之間測量的且通過樣品的電流A =暴露于板的被測量樣品的截面積d二板之間的距離V =對樣品單元的板施加的電壓
圖5A和5B分別示出了依據(jù)本文公開的一個(gè)或多個(gè)方面的例如可以利用圖1、 3和4的系統(tǒng)實(shí)施例測量和確定的若干流體特性的示例性曲線圖300和350。
例如，圖5A示出了 2 %流體(微粒構(gòu)成流體的2 % )的電導(dǎo)率(單位pmh0/cm )作為每單位距離d所施加電壓V的函數(shù)的示例性曲線圖3 00,該電壓V施加到樣品單元(諸如圖4的樣品單元202 )。當(dāng)以較低電壓電平施加所施加的電壓V時(shí)，產(chǎn)生"低場電導(dǎo)率"310,而當(dāng)對樣品施加較高電壓電平時(shí)，提供"高場電導(dǎo)率"320。"高場電導(dǎo)率"320和"低場電導(dǎo)率"310之間的差被稱為"微粒電導(dǎo)率"330。
圖5B示出了流體樣品中沒有微粒(例如微粒耗盡)時(shí)流體或載流流體的電導(dǎo)率(單位pmhO/cm)的另一示例性曲線圖350,該電導(dǎo)率360是作為每單位距離d所施加電壓V的函數(shù)而測量的，電壓V施加到樣品單元(諸如圖4的樣品單元2 02 )。
圖6A和6B分別示出了依據(jù)本文公開的一個(gè)或多個(gè)方面的可以在例
10如利用圖1、 3和4的系統(tǒng)實(shí)施例測量和確定一個(gè)或多個(gè)流體特性的期間獲得的所施加的高場電壓以及對應(yīng)電導(dǎo)率響應(yīng)的示范性曲線圖4 0 0和450。
例如，圖6A示出了高場電壓波形400,其中對測量單元(諸如圖4的樣品單元202 )施加高電壓。在時(shí)刻tO之前，電壓波形400處于大約O伏特，如410所示。響應(yīng)于這個(gè)施加的低電壓且如圖6B的曲線圖450所示，在460處電導(dǎo)率(對應(yīng)于測量的電流)也處于大約O pmhO/cm。
在時(shí)刻tO和tl之間，例如在420處，單元的板兩端的電壓400階躍至大約1500伏特的"高場電壓"電平，所述板例如具有大約lmm的間隔距離d (例如圖4的216)。因而，在該實(shí)施例中，電場強(qiáng)度等于
電場強(qiáng)度=1500V/lfimi- 1. 5V/)li
響應(yīng)于在t0施加的高場電壓420的這個(gè)階躍函數(shù)，電導(dǎo)率形成尖峰達(dá)到如圖6B中的470處所示的"高場電導(dǎo)率，，水平。當(dāng)高場電壓電平保持在420電平時(shí)，在時(shí)刻tO和tl之間流體(例如，圖2的51)內(nèi)的帶電微粒(例如，圖2的22)基本都被吸向電性相反的電極(例如，圖2的正電極56)。到時(shí)刻tl (例如，在大約8秒后)，基本所有帶電微粒22都已經(jīng)從流體中被耗盡并且流體的電導(dǎo)率達(dá)到基本穩(wěn)定的狀態(tài)或"DC電導(dǎo)率"水平480。以此方式，可以測量和/或確定眾多其他流體和微粒特性。
相應(yīng)地，圖7示出了^f支配置成監(jiān)控和確定諸如油墨的流動流體的一個(gè)或多個(gè)特性的電導(dǎo)率及電荷計(jì)系統(tǒng)500的示例性實(shí)施例，其中通過使用旋轉(zhuǎn)鼓501使所述流動流體在若干電極對之間流動。
在圖7中，鼓501在含有帶電微粒(例如，圖2的22)的流體502(例如，圖2的電子油墨50)內(nèi)旋轉(zhuǎn)。當(dāng)鼓501繞連接到電壓源540的正端子542的中心點(diǎn)5 04以方向503旋轉(zhuǎn)時(shí)，沿鼓的表面以圓形流動方向506在三個(gè)相應(yīng)電極對510、 520和530的第一和第二板510a/510b、520a/520b和530a/530b之間運(yùn)送流體502。在這個(gè)示例500中，相應(yīng)電極對510、 520和530的第一板510a、 520a和5 30a ^L—起組合為由鼓510的表面構(gòu)成的單個(gè)或共同板。
具體而言，使得流體502最初在包括由電流計(jì)1(512)監(jiān)控的第一和第二板510a和510b的相對短(例如具有長度LJ的第一對電極510之間流動。此后，流體502在包括由電流計(jì)2 ( 522 )監(jiān)控的第一和第二板520a和520b的相對長(例如具有長度L2)的第二對電極520之間流 動。最后，流體502在包括由電流計(jì)3 ( 532 )監(jiān)控的第一和第二板530a 和530b的相對任意長度(例如具有長度L3)的第三對電極530之間流 動。因而，三個(gè)電流計(jì)512、 522和5 32連接到電壓源540的負(fù)端子544 以便提供電流測量I,、 12和I"所述電流測量I,、 12和L基于電壓源540 提供的施加電壓V而在相應(yīng)電極對510、 520和530的第一和第二板之 間流動。要明白，雖然圖7 (和圖3)中示出了三(3)個(gè)電極對，但是 可以使用任何適當(dāng)數(shù)量的電極對。
在工作中，在第一電極對1 (510)的第一和第二板510a/510b之間 流動的流體502提供第一電流測量同時(shí)流體502含有最大或全濃度 的帶電微粒(例如，圖2的22)。因而，第一電極對510的長度L,使得 很少或沒有帶電微粒極化到被分別配置為第一、第二和第三電極對510、 520和530的正板(例如第一板510a、 520a和530a )的鼓501上。然 而，第一電極對510的長度L,足以允許充足的電荷收集從而實(shí)現(xiàn)I!電流 測量。相應(yīng)地，如果高場電壓V(例如，圖6A的420 )由電壓源540施 加到第一電極對1 (510)，則"高場電導(dǎo)率，，(例如，圖6B的470 ) 可以基于第一電極對l (510)的第一電流測量I,來確定。
當(dāng)流體502在顯著較長的第二電極對2 ( 520 )的第一和第二板 520a/520b之間流動時(shí)，流體502失去基本所有帶電微粒(例如，圖2 的22),在這個(gè)時(shí)間期間提供流體的第二電流測量12。相應(yīng)地，第二電 極對52 0的長度L2足以允許基本所有帶電微粒被極化或從流體5 02當(dāng)中 鍍到被配置為第二電極對520的正板520a的鼓501上。相應(yīng)地，如果 高場電壓V由電壓源540施加到第二電極對2 ( 520 )，則可以(潛在地) 在沿第二電極對(520 )的長度移動的流體502的給定樣品中觀察到電 流流動以及類似于圖6B的波形450的對應(yīng)電導(dǎo)率。
因而，到流體502在第三電極對530的第一和第二板5!30a/H0b之 間流動的時(shí)候，基本所有帶電微粒(例如，圖2的22)已經(jīng)被從流體中 去除，并且提供流體的第三電流測量13。相應(yīng)地，如果高場電壓V由電 壓源540施加到第三電極對530，則"DC電導(dǎo)率，，(例如，圖6B的480 ) 可以基于第三電極對3 ( 5 30 )的第三電流測量L來確定。因?yàn)楫?dāng)流體在 相應(yīng)第一、第二和第三電極對510、 520和530的極化板之間流動時(shí)基 本所有帶電微粒(例如，圖2的22)都已經(jīng)從流體502中去除并鍍到鼓501上，所以在所示示例中利用擦拭器520從鼓501去除帶電微粒并且 將它們重新引回到流體502中。因而，擦拭器520和鼓501的旋轉(zhuǎn)用來 將帶電微?；旌匣氐搅黧w502中，以致第一電極對510處的流體502的 微粒濃度基本回到原始的全濃度水平。
再次如圖3中所示，通過例如在圖7的電^^及對兩端交替地施加高值 和低值DC電壓(例如，Vhi和Vlo),可以在相應(yīng)電極對510、 520和 5 30的第一和第二板510a/510b、 520a/520b和5 30a/5 30b之間測量兩個(gè) 對應(yīng)的DC電流值(例如，Iw和Illn、 H口 121。以及131"和I3I。)。
要明白，其他這樣的配置和泵送裝置(諸如蠕動泵)可以用來在電 極對510、 520和530的板之間移動流體。另外，擦拭器520可以例如 由另一孩i粒去除裝置(諸如湍流誘導(dǎo)表面(turbulence inducing surface))和/或?qū)щ娢⒘墓?01沖走的流體射流來替代。而且， 鼓501或第二板510b、 520b和530b的表面可以具有例如增強(qiáng)或以其他 方式調(diào)節(jié)流體流506的移動、增強(qiáng)電流測量和/或改善特性確定的各種 凹槽或表面特征。
盡管這三個(gè)電極對的第 一和第二板之間的距離示為相同的，但是還
要明白這三個(gè)電極對的第 一 和第二板之間的距離可以不同。
附加電極對和電流計(jì)也可以被添加到所示的那些電極對和電流計(jì)。
在圖7的示例的一種實(shí)施方式中，可以利用以下參數(shù)
第一電極對l (例如510)的長度L大約5 ,;
第二電極對2 (例如520 )的長度L2大約50 mm;
第三電極對3 (例如530 )的長度L3大約55 mm;
垂直于流動方向(例如506 )測量的所有電極(例如510、 520和 530 )的寬度大約50 mm。
鼓(例如501)或圓柱形爿>共電才及具有大約100 mm的直徑和大約 60 mm的寬度。
電極對的第二板(例如510b、 520b和530b )和圓柱體(例如鼓501 ) 之間的間隙大約為1 mm。
第一電極對l (例如510)和第二電極對2 (例如520 )之間或者第 二電極對2 (例如520 )和第三電極對3 (例如530 )之間的間隙大約為 1 mm。
圓柱體(例如鼓501)的旋轉(zhuǎn)速率大約為每分鐘20轉(zhuǎn)。施加到第一電極對l (例如510)的低電壓Vu大約為30 V。
低電壓L脈沖的持續(xù)時(shí)間大約為2秒。
在施加低電壓Vt。脈沖后零電壓的暫停大約為1秒。
施加到第一、第二或笫三電極對(例如510、 520和5 30 )的任一個(gè)
的高電壓L大約為1，500 V。
高電壓VHi脈沖的持續(xù)時(shí)間大約為2秒。 在施加高電壓V^脈沖后零電壓的暫停大約為1秒。 (例如通過電流測量裝置連接到地電位的)接地保護(hù)電極可以設(shè)在
電極對的第二板周圍，以便不受控的電流對電流測量幾乎沒有影響。 因而，無論所用的測量機(jī)構(gòu)(諸如圖3的實(shí)施例100或圖7的實(shí)施
例500 )如何，例如通過計(jì)算機(jī)或另一這樣的分析器來分析電流測量數(shù)
據(jù)以確定流體的 一 個(gè)或多個(gè)特性或參數(shù)。
圖8-11示出了依據(jù)本文公開的一個(gè)或多個(gè)方面的促進(jìn)基于電流測
量數(shù)據(jù)來監(jiān)控和確定流動流體的電導(dǎo)率的示例性方法600,該方法例如
諸如可以用于圖7的電導(dǎo)率及電荷計(jì)系統(tǒng)500。
盡管方法600在下文中被示出并描述為一系列動作或事件，但是要
明白這樣的動作或事件的所示排序不應(yīng)以限制的意義來解釋。例如，除
了本文所示和/或描述的那些之外， 一些動作可以以不同的順序發(fā)生和/
或與其他動作或事件同時(shí)發(fā)生。另外，為實(shí)施本文描述的一個(gè)或多個(gè)方
面和/或?qū)嵤├?，可能不是所有所示動作都需要。而且，可以在一個(gè)或 多個(gè)分離的動作和/或階段中來實(shí)現(xiàn) 一 個(gè)或多個(gè)動作。
參照圖8,方法600始于602，其中使含有帶電微粒(例如，圖1 和2的22)的流體(例如，圖7的502 )在第一電極對(例如，510) 的第一和第二板(例如510a/510b)之間流動。接著，在610，流體(例 如502 )在位于第一電;f及對(例如510)下游的第二電^1對(例如530 ) 的第一和第二板(例如530a/530b)之間流動，該流體當(dāng)在第二電極對 (例如5 30 )的第一和第二板(例如530a/530b)之間流動時(shí)失去基本 所有帶電微粒。
在620,測量第一電極對(例如510)的第一電流(例如I,)。在 630,測量第二電極對(例如530 )的第二電流(例如13)。
在650，基于在相應(yīng)第一和第二電極對(例如510和530 )的第一 和第二板(例如510a/510b和530a/5 30b)之間測量的一個(gè)或多個(gè)電流(例如L和/或IJ來確定流體特性(例如，流體502的電導(dǎo)率)。
因而，例如根據(jù)下式可以從在第一電極對(例如510)的第一和第
二板(例如510a/510b)之間測量的測量第一電流(例如IJ來確定高
場電導(dǎo)率cjHi (例如圖6B的470 ): C7Hi = I美* d/(L,D)
其中I !表示第 一 電極對的第 一 和第二板之間測量的電流，
vHi表示施加到第 一 電極對的高電壓，
L,表示第 一 電極對在流體流動方向上的長度，
D表示第一電極對的寬度，以及
d表示第 一 電極對的第 一 和第二板之間的間隙。
替換地，參照圖9,在方法600的610處流體在第二電極對的板之 間流動后，615包括使流體(例如502 )在位于第一和第二電極對(例 如510和5 30 )之間的第三電極對(例如520 )的第一和第二板(例如 520a/520b)之間流動，其中當(dāng)流體在第三電極對(例如520 )的第一和 第二板(例如520a/520b)之間流動時(shí)(例如在圖6B的480 )從流體中 去除基本所有帶電微粒(例如圖1和2的22 )。
此外，參照圖10,在方法600的610處當(dāng)流體在第二電極對的板之 間流動的時(shí)候從流體中去除了基本所有帶電微粒之后，616包括將基本 所有帶電微粒(例如圖1和2的22)添加或重新引回到第一電極對(例 如510)上游的流體中(例如在圖6B的480 )。例如，這可以借助于圖 7所示的擦拭器520來實(shí)現(xiàn)。
最后，參照圖11，方法600的601包括利用旋轉(zhuǎn)圓柱形鼓(例如 501 )來促進(jìn)流體(例如5 02 )的流動并且實(shí)施相應(yīng)電極對(例如510和 /或520和/或530 )的第一板(例如510a、 520a、 530a)。例如，如上 面關(guān)于圖7的鼓501所討論的，鼓501的旋轉(zhuǎn)能夠提供泵送作用以迫使 流體502在電極對之間從而實(shí)現(xiàn)電流測量，并且還能夠用來將微粒在由 擦拭器520從鼓501去除后混合回到流體502中。
還可以確定一個(gè)或多個(gè)其它這樣的特性。
例如，可以依照下式一艮據(jù)^^第 一 電^!對測量的電流確定〗氐場電導(dǎo)
率
CTLo = H * d/(L,D)
其中I i表示第 一 電極對的第 一 和第二板之間測量的電流；Vu表示施加到第一電極對的低電壓；
L表示第 一 電極對在流體流動方向上的長度；
D表示第一電極對的寬度；以及
d表示第 一 電極對的第 一和第二板之間的間隙。
在另 一個(gè)示例中，可以依照下式根據(jù)從第三電極對測量的電流確定
DC電異率
<Jdc = I3/VHi * d/(L3*D)
其中13表示第三電極對的第 一 和第二板之間測量的電流；
1表示施加到第三電極對的高電壓；
L3表示第三電極對在流動方向上的長度；
D表示第三電極對的寬度；以及
d表示第三電極對的第 一和第二板之間的間隙。
在又一個(gè)示例中，可以依照下式根據(jù)從相應(yīng)第一、第二和第三電極
對測量的電流確定每單位體積的流體的總電荷 Qv - (I"IHL，+L2/L3"3)/(v,D'd)
其中L表示第一電極對的第一和第二板之間的電流； 12表示第二電極對的第 一和第二板之間的電流； 13表示第三電極對的第 一 和第二板之間的電流， L,表示第 一 電極對在流動方向上的長度； "表示第二電極對在流動方向上的長度； L3表示第三電極對在流動方向上的長度； D表示相應(yīng)第一、第二和第三電極對的寬度；
d表示第一、第二和第三電極對的第一和第二板之間的間隙；以及 v表示流體流動的線性速度。
在又 一 個(gè)示例中，可以依照下式 一艮據(jù)從第 一 電極對測量的電流確定 微粒電導(dǎo)率
Opart = c^Hi ■ <7l。
其中①i表示高場電導(dǎo)率， d。表示低場電導(dǎo)率。
在另 一 個(gè)示例中，可以根據(jù)下式確定帶電微粒的遷移率
A =CTpart / Qv
其中
16表示微粒電導(dǎo)率； Qv表示每單位體積的流體(例如502 )的總電荷。
在再 一 個(gè)示例中，可以根據(jù)下式確定帶電微粒的體積濃度 Cv = k * Q2V / aPart
其中Qv表示每單位體積的流體的總電荷，這是根據(jù)從相應(yīng)第一、第二 和第三電才及對測量的電流確定的； apan表示微粒電導(dǎo)率；
k是比例因子，該比例因子在均勻球形微粒的理論極限中能夠被計(jì) 算為
k = 1/(6 * tt * n * r)
其中
r)表示流體的粘度；
r表示帶電微粒的半徑。 盡管已經(jīng)關(guān)于一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式示出并描述了該公開，但是基于 本說明書和附圖的閱讀和理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員會想到等效的更改和/ 或修改。該公開包括所有這樣的修改和更改并且僅由以下權(quán)利要求書的 范圍限制。具體關(guān)于由上面描述部件(組件、設(shè)備、電路等)執(zhí)行的各 種功能，用于描述這種部件的術(shù)語(包括對"裝置"的引用)旨在(除 非另外指出)對應(yīng)于執(zhí)行所述部件的指定功能的任何部件(例如，功能 上等效)，即使結(jié)構(gòu)上不等效于執(zhí)行在該公開的本文所示的示例性實(shí)施 方式中的功能的所公開結(jié)構(gòu)也是如此。另外，雖然可能關(guān)于若干實(shí)施方 式中的僅一種公開了發(fā)明的特定特征，但是這樣的特征可以與如可能期 望用于和/或有利于任何給定或特定應(yīng)用的其他實(shí)施方式的一個(gè)或多個(gè) 其它特征組合。而且，就術(shù)語"包括"、"具有"、"有"、"帶有" 或其變型用于詳細(xì)描述或權(quán)利要求而言，這樣的術(shù)語以類似于術(shù)語"包 括"的方式打算是包含的。如本文利用的術(shù)語"示例性"僅意指示例而 不是最佳的。
權(quán)利要求
1、一種用于確定(650)流體特性(例如σHi，μ)的方法(600)，包括使流體(102)在第一電極對(110)的第一和第二板(110a/b)之間流動，該流體(102)當(dāng)在所述第一電極對(110)的第一和第二板(110a/b)之間流動時(shí)含有帶電微粒(22)，使所述流體(102)在所述第一電極對(110)下游的第二電極對(120)的第一和第二板(120a/b)之間流動(610)，該流體(102)在離開所述第二電極對(120)的第一和第二板(120a/b)之間之前失去基本所有帶電微粒(22)；測量(620)所述第一電極對(110)的第一電流(I1122)；測量(630)所述第二電極對(120)的第二電流(I2122)；以及基于所測量電流(I1122，I2122)的一個(gè)或多個(gè)來確定(650)所述流體特性(σHi，μ)。
2、 權(quán)利要求1的方法，包括使所述流體在第三電極對(130)的第一和第二板(130a/b)之間流 動(615),所述第三電極對(130)在流體流動方向(102)上設(shè)置于 所述第一和第二電極對(110、 120)的下游，在該流體在所述第三電極對(130)的第一和第二板(D0a/b)之間 流動前已經(jīng)從該流體(102)中去除了基本所有帶電微粒(22)。
3、 權(quán)利要求l的方法，包括將帶電微粒(22)添加到所述第一電極對(110)上游的所述流體。
4、 權(quán)利要求1的方法，相應(yīng)電極對(510, 520, 530)的第一板(510a， 520a, 530a)包括圓柱形鼓(501),其中鼓(501)的旋轉(zhuǎn)促進(jìn)(601) 所述流體(502 )的流動(506)。
5.一種用于確定流體(502 )的一個(gè)或多個(gè)特性(例如C7H" 的系 統(tǒng)(500),包括分別包括第一和第二板(510b， 520b， 530b)的多個(gè)電極對(510, 520, 530 ),其被布置成使得所述電極對(510, 520, 530 )的第一和 第二板沒有一個(gè)完全圍繞所述電極對(510， 520, 530 )的對應(yīng)第二和 第一板(510b/a、 520b/a、 530b/a);用于測量當(dāng)流體(502 )位于所述板之間時(shí)基于施加到至少其中兩個(gè)所述電極對的相應(yīng)電壓(V!， V2， V3)在至少其中兩個(gè)所述電極對的第一和第二板(510a/b、 520a/b、 530a/b)之間傳導(dǎo)的相應(yīng)電流(I512, I2 522， I3 532 )的裝置；以及用于基于所測量電流(Ii 512， I2 522， I3 532 )中的一個(gè)或多個(gè)來確 定所述一個(gè)或多個(gè)流體特性(cjHi, 的裝置。
6、 權(quán)利要求5的系統(tǒng)，包括用于在所迷電^1對(510, 520， 530 )的至少一個(gè)的兩端施加相應(yīng)DC 電壓(Vl， v2, v3)的裝置(540 )。
7、 權(quán)利要求5的系統(tǒng)，該流體(502 )包括含有帶電微粒(22)的介 電液體J 某介(51 )。
8、 一種用于確定含有帶電微粒(22)的流體(502 )的一個(gè)或多個(gè)特 性(例如cjm, 的系統(tǒng)(500)，包括第一電極對(510),其包括所述流體(502 )在其間流動(506 )的 第一和第二板(510a/b);第二電極對(520),其包括所述流體(502 )在其間流動的第一和第 二板(520a/b),所述第一板(510a, 520a)沒有一個(gè)完全圍繞所迷第 二板(510b, 520b)并且所述第二板(510b, 520b)沒有一個(gè)完全圍繞 所述第一板(510a, 520a);電壓源(540)，其被配置成將相應(yīng)DC電壓(vl5 vj施加在所述第 一和第二電極對(510a/b, 520a/b)的兩端；測量電路(512, 522 )，其被配置成測量基于所施加的電壓(v!, v2) 而在所述第一和第二電極對(510, 520 )的第一和第二板(510a/b, 520a/ b)之間傳導(dǎo)的相應(yīng)電流(I!, I2);以及處理器，其被配置成基于所測量的電流(I!， I2)中的一個(gè)或多個(gè)來 確定所述一個(gè)或多個(gè)流體特性。
9、 權(quán)利要求8的系統(tǒng)，包括第三電極對(530 ),其包括所述流體(502 )在其間流動的第一和第 二板(530a/b)，該第三電極對(530 )在所述流體(502 )流動的方向 (506 )上設(shè)置于所述第一和笫二電極對(510， 520 )的下游，所述第 一板(510a, 520a, 530a)沒有一個(gè)完全圍繞所述第二板(510b, 520b, 530b)并且所述第二板(510b, 520b, 530b)沒有一個(gè)完全圍繞所述第 一板(510a， 520a, 530a)。
10 權(quán)利要求8的系統(tǒng)，含有帶電微粒(22)的流體(502)是包 括所述帶電微粒(22)在介電流體(51)中的分散體的電子照相油墨(50)。
全文摘要
在一個(gè)實(shí)施例(600)中，通過以下步驟確定(650)流體(102，502)的特性(σ_Hi，μ)使流體(102)(其可以含有帶電微粒(22))在多個(gè)電極對(110，120，130)之間流動，在至少兩個(gè)電極對兩端施加相應(yīng)DC電壓(v)，以及在相應(yīng)電極對(110，120，130)處測量通過流體(102，502)的所得到電流(I₁、I₂、I₃)。在一個(gè)示例中，電極對(110，120，130)的相應(yīng)板(110a/b，120a/b，130a/b)被配置成使得它們不完全圍繞彼此。
文檔編號B41J29/393GK101678684SQ200880020385
公開日2010年3月24日 申請日期2008年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月15日
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