JP2005186398A

JP2005186398A - インクジェット記録装置

Info

Publication number: JP2005186398A
Application number: JP2003429624A
Authority: JP
Inventors: Yusuke Nakazawa; 雄祐中沢
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 2003-12-25
Filing date: 2003-12-25
Publication date: 2005-07-14

Abstract

【課題】長時間安定して正確な濃度を検出することのできるインクジェット記録装置を提供する。
【解決手段】帯電した色材粒子を含むインクを静電力により記録媒体に向けて吐出する吐出手段と、吐出手段を含む所定の経路でインクを循環するインク循環手段と、当該インク循環手段に設けられたインク物性検出部と、当該インク物性検出部内を循環するインクの物性値を検出する物性値検出手段と、物性検出手段によって検出されたインクの物性値からインクの濃度を求める濃度検出手段とを備え、濃度検出手段が、インク物性検出部のインクによる汚れに応じてインク濃度を算出することにより、前記課題を解決する。
【選択図】図６

Description

本発明は、インクジェット記録装置の分野に属し、より詳しくは、長時間安定してインク濃度を正確に検出することが可能なインクジェット記録装置に関する。

インクを吐出させて記録媒体に画像を記録するインクジェット記録方法としては、例えば、帯電した色材粒子成分を含むインクを用い、画像データに応じて、インクジェットヘッドの吐出電極（駆動電極）に所定の電圧（駆動電圧）を印加することにより、静電力を利用してインクの吐出を制御し、画像データに対応した画像を記録媒体上に記録する静電式のインクジェット記録方式等の様々な方法がある。

このようなインクジェット記録方法において、安定して高画質な画像を形成するためには、インクジェットヘッドに供給するインク濃度が適正であることが重要である。特に、前記帯電した色材粒子を分散したインクを使用する静電式のインクジェット記録方法では、静電力により吐出部に色材粒子を濃縮し、さらに大きな静電力を作用させることでインク液滴を吐出させるため、インク濃度が適正でないと、同じ静電力を作用させても色材粒子の濃縮が一定にならず、インク液滴の吐出が安定しないため、インクの濃度の管理は非常に重要である。

そこで、特許文献１には、帯電したトナー粒子を含むインクと、インク中のトナー粒子を記録媒体に向けて吐出開口部から吐出させる吐出電極と、記録媒体を介して吐出開口部と対向する対向電極とを備えた静電式インクジェット記録装置において、磁気センサ、または発光素子と受光素子を用いてインク流中のトナー粒子の量を検出する手段と、検出したトナー粒子の量を判定する手段と、判定結果に基づいてトナー粒子をインク流中に供給する手段とを有することによってインク中のトナー粒子を所定濃度に保つことができる静電式のインクジェット記録装置が開示されている。
特許第２８３４１００号

しかしながら、光学的あるいは磁気的手段による検出手段は、使用と共に汚れ、これがノイズとなるので、検出されるトナー粒子量（以下、インクの濃度とする）に影響を与えてしまう。しかも、汚れは使用するにしたがって増加する。
このため、特許文献１に開示の静電式のインクジェット記録装置では、長時間使用すると、検出されたインクの濃度と実際のインク流中のインクの濃度にずれが発生し、正確なインク濃度の検出ができなくなるため、検出されたインクの濃度に基づいてインクを調整しても、インク流中を流れるインクの濃度が適正にならないという問題があった。
そこで、本発明の目的は、長時間安定して、正確なインク流中のインク濃度を検出することが可能なインクジェット記録装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、帯電した色材粒子を含むインクを静電力により記録媒体に向けて吐出する吐出手段と、前記吐出手段を含む所定の経路で前記インクを循環するインク循環手段と、当該インク循環手段に設けられたインク物性検出部と、当該インク物性検出部内を循環するインクの物性値を検出する物性値検出手段と、前記物値性検出手段によって検出された前記インクの物性値からインクの濃度を求める濃度検出手段とを備え、前記濃度検出手段が、前記インク物性検出部のインクによる汚れに応じてインク濃度を算出することを特徴とするインクジェット記録装置を提供する。

また、前記濃度検出手段が、インクの物性値とインクの濃度との関係を記憶した複数のＬＵＴを有し、前記インク物性検出部のインクによる汚れに応じてＬＵＴを切り替えてインク濃度を算出することが好ましい。
または、前記濃度検出手段が、インクの物性値からインクの濃度を求める演算式を有し、前記インク物性検出部のインクによる汚れに応じて所定の係数を演算式に適用してインク濃度を算出することが好ましい。
または、前記濃度検出手段は、インクの物性値からインクの濃度を算出する算出手段と、前記算出手段に算出されたインクの濃度を、前記インク物性検出部のインクによる汚れに応じて補正する補正手段とを有することが好ましい。

前記物性値検出手段は、インクの光学的物性値、磁気的物性値および電気的物性値の少なくとも１つを検出することが好ましい。
さらに、前記濃度検出手段が求めた前記インク濃度に基づいて、前記インク循環手段を循環するインクのインク濃度を調節するインク濃度調整手段とを備えることが好ましい。

本発明によって、インク物性検出部のインクによる汚れに応じてインク濃度を算出することにより、長時間安定して、かつ正確にインク濃度を検出することが可能となる。
また、本発明によって、正確にインク濃度を検出することにより、正確なインク濃度の管理が可能で、長期間安定して、高画質な記録が可能となる。

以下に、添付の図面に示す好適実施形態に基づいて、本発明のインクジェット記録装置を詳細に説明する。

図１は、本発明のインクジェット記録装置の一実施形態の構成概略図である。同図に示したインクジェット記録装置１０は、静電力により、帯電した色材粒子を含むインクの吐出を制御し、記録媒体Ｐ上に単色印刷をしてモノクロ画像を記録する静電式インクジェット記録装置であり、記録媒体Ｐの保持手段１２と、搬送手段１４と、記録手段１６と、溶媒回収手段１８と、インク濃度調整手段２０と、筐体２２とを備えている。

まず、記録媒体Ｐの保持手段１２は、記録媒体Ｐを保持する給紙トレイ２４と、フィードローラ２６と、記録後の記録媒体Ｐを保持する排出トレイ２８とを備えている。

給紙トレイ２４は、その先端部が給紙トレイ２４の装着部（図中筐体２２の左面下部）の内部に挿入され、装着部の所定位置に着脱可能なものである。給紙トレイ２４が装着部に完全に装着された状態では、その挿入方向の先端部が装着部の奥端部に接触し、給紙トレイ２４の後端部は筐体２２の外部に突出した状態で装着される。また、フィードローラ２６は、給紙トレイ２４の装着部の奥部近傍に配置されている。

給紙トレイ２４内には、記録前の記録媒体Ｐが複数枚積層されてストックされる。画像の記録時には、フィードローラ２６により、記録媒体Ｐが給紙トレイ２４から１枚ずつ取り出され、記録媒体Ｐの搬送手段１４に供給される。

排出トレイ２８は、記録媒体Ｐの排出部（図中筐体２２の左面の中央部）の近傍に、その先端部側（記録媒体Ｐの搬送方向側）が筐体２２の外部に位置し、その後端部側が筐体２２の内部に位置するように配設されている。また、排出トレイ２８は、その先端部が後端部よりも低くなるように、所定の傾斜角度で配設されている。

記録後の記録媒体Ｐは、搬送手段１４により搬送されて排出部から排出され、排出トレイ２８内に順次積層されてストックされる。

続いて、記録媒体Ｐの搬送手段１４について説明する。
搬送手段１４は、記録媒体Ｐを静電吸着し、給紙トレイ２４から排出トレイ２８まで所定の経路に沿って搬送するものであり、搬送ローラ対３０と、搬送ベルト３２と、ベルトローラ３４ａ、３４ｂ、３４ｃと、導電性プラテン３６と、記録媒体Ｐの帯電装置３８および除電装置４０と、分離爪４２と、ガイド４４と、定着ローラ対４６とを備えている。

搬送ローラ対３０は、記録媒体Ｐの搬送経路上の、フィードローラ２６と搬送ベルト３２との間の位置に設けられている。

フィードローラ２６により給紙トレイ２４から取り出された記録媒体Ｐは、この搬送ローラ対３０により挟持搬送され、搬送ベルト３２上の所定の位置に供給される。

記録媒体Ｐの帯電装置３８は、スコロトロン帯電器３８ａと、負の高圧電源３８ｂとを備えている。スコロトロン帯電器３８ａは、記録媒体Ｐの搬送経路上の、搬送ローラ対３０と記録手段１６との間の位置で、搬送ローラ対３０により、記録媒体Ｐが供給される位置の搬送ベルト３２の表面に対向する位置に配置されている。また、負の高圧電源３８ｂの負側の端子はスコロトロン帯電器３８ａに接続され、その正側の端子は接地されている。

記録媒体Ｐの表面は、負の高圧電源３８ｂに接続されたスコロトロン帯電器３８ａにより所定の負の高電位に均一に帯電され、常に一定のＤＣバイアス電圧（例えば、約−１．５ｋＶ）が印加された状態となる。これにより、記録媒体Ｐは、搬送ベルト３２の絶縁性を有する表面上に静電吸着される。

搬送ベルト３２は、リング状のエンドレスベルトであり、３つのベルトローラ３４ａ、３４ｂ、３４ｃによって三角形状に張架されている。また、記録手段１６に対向する位置にある搬送ベルト３２の内側には、平板状の導電性プラテン３６が配置されている。

搬送ベルト３２は、記録媒体Ｐが静電吸着される側の面（表面）が絶縁性、ベルトローラ３４ａ、３４ｂ、３４ｃと接触する側の面（裏面）が導電性のものである。ベルトローラ３４ｂは接地されており、従って、搬送ベルト３２の裏面を介してベルトローラ３４ａ、３４ｃおよび導電性プラテン３６も接地される。これにより、記録手段１６に対向する位置の搬送ベルト３２は、インクジェットヘッドの対向電極として機能する。

ベルトローラ３４ａ、３４ｂ、３４ｃのうちの少なくとも１つは図示していない駆動源に接続されており、記録時には、所定の速度で回転駆動される。これにより、搬送ベルト３２は、記録時に図中の矢印方向に移動される。従って、記録媒体Ｐは、搬送ベルト３２の移動とともに移動され、記録手段１６の前を搬送される。

記録媒体Ｐの除電装置４０は、コロトロン除電器４０ａと、高圧電源４０ｂとを備えている。コロトロン除電器４０ａは、記録媒体Ｐの搬送経路上の、記録手段１６と分離爪４２との間の位置で、記録後の記録媒体Ｐが搬送される位置の搬送ベルト３２の表面に対向する位置に配置されている。また、高圧電源４０ｂの一端はコロトロン除電器４０ａに接続され、他端は接地されている。

記録後の記録媒体Ｐは、高圧電源４０ｂに接続されたコロトロン除電器４０ａにより除電される。これにより、記録媒体Ｐは、搬送ベルト３２から分離されやすくなる。

また、分離爪４２、ガイド４４、および定着ローラ対４６は、記録媒体Ｐの搬送経路上の、除電装置４０の下流側にこの順に配置されている。

除電装置４０により除電された記録媒体Ｐは、分離爪４２により搬送ベルト３２上から分離され、ガイド４４に沿って定着ローラ対４６に供給される。定着ローラ対４６は、ヒートローラを備えるローラ対であり、記録媒体Ｐは、定着ローラ対４６により挟持搬送されつつ、その上に記録された画像は、接触加熱され定着される。定着後の記録媒体Ｐは排出部から排出され、排出トレイ２８内に順次積層されてストックされる。

続いて記録媒体Ｐの記録手段１６について説明する。
記録手段１６は、静電力により、記録媒体Ｐ上に単色印刷をしてモノクロ画像を形成するものであり、ヘッドユニット４８と、ヘッドドライバ５０と、インク循環系５２と、記録媒体Ｐの位置検出部５４とを備えている。

インク循環系５２は、インクタンク５６と、ポンプ（図示省略）と、インク供給流路５８と、インク回収流路６０とを備えている。
インクタンク５６は、筐体２２内部の底面上に配置され、インク供給流路５８およびインク回収流路６０を介してヘッドユニット４８と接続している。
インクタンク５６内には、色材粒子を含んだインクが保持されている。インクタンク５６内のインクは、ポンプにより、インク供給流路５８を介して、ヘッドユニット４８に供給され、使用されなかったインクは、インク回収流路６０を介してインクタンク５６に回収される。
また、インク供給流路５８には後述するインク濃度調整手段２０の検出部６６が配置され、インクタンク５６は後述するインク補充サブタンク７０とインク流路を介して接続している。

ヘッドユニット４８は、導電性プラテンが配置された位置の搬送ベルト３２の表面に対向する位置に所定間隔離間して配置されている。
図２は、ヘッドユニット４８の構成を示す拡大斜視図であり、図中矢印Ｘ方向が搬送ベルト３２の搬送方向である。
ヘッドユニット４８は、支持部材７２と、ガイドレール７４ａ、７４ｂと、駆動手段７６と、記録ヘッド７８と、インク供給サブタンク８０と、インク回収サブタンク８２と、サブタンク位置調節機構（供給サブタンク側８４、回収サブタンク側８６）とを備えている。

ガイドレール７４ａとガイドレール７４ｂとは所定間隔離間しており、搬送ベルト３２の搬送方向（矢印Ｘ方向）に直交する方向に配置されている。
駆動手段７６は、図示されていないモータにより駆動されるボールねじ等であり、ガイドレール７４ａとガイドレール７４ｂとの間にガイドレール７４ａ、７４ｂと平行に配置されている。

支持部材７２はガイドレール７４ａ、７４ｂおよび駆動手段７６に支持され、駆動手段７６によりガイドレール７４ａおよび７４ｂに沿って、搬送ベルト３２の搬送方向（矢印Ｘ方向）に直交する方向に移動される。また、支持部材は板状の形状であり、その上には、記録ヘッド７８、サブタンク位置調節機構（供給サブタンク側８４、回収サブタンク側８６）が配置されている。

記録ヘッド７８は、支持部材上に固定されており、モノクロ画像を記録するための例えばブラック（Ｂ）の単色のインクジェットヘッドを備えている。記録ヘッド７８に使用するインクジェットヘッドについては後ほど詳細に説明する。
支持部材７２上に配置されたサブタンク位置調節機構（供給サブタンク側８４、回収サブタンク側８６）は、モータ８４ａ、８６ａと、ボールねじ８４ｂ、８６ｂとを備えている。ボールねじ８４ｂ、８６ｂは鉛直方向（図中Ｘ方向）に配置され、供給サブタンク８０と回収サブタンク８２を支持している。

サブタンク位置調節機構８４、８６はボールねじ８４ｂ、８６ｂをモータ８４ａ、８６ａによって駆動し、インク供給サブタンク８０、インク回収サブタンク８２を矢印Ｘ方向に移動させ、位置調節をすることができる。
ここで、サブタンク位置調節機構は上記形態に限定されず、他の方法の位置調節機構が各種利用できる。また、サブタンクの位置は頻繁に変更するものでないので、手動で調整するように構成してもよい。

インク供給サブタンク８０は、インク供給流路５８を介してインクタンク５６（図１参照）と接続しており、インクタンク５６より供給されたインクをインク供給流路５８ａを介して記録ヘッド７８に供給する。
ここで、インク供給サブタンク８０に過剰に供給されたインクは静水圧を利用して、インク回収流路６０ｂを通過し、インクタンク５６に回収される。これにより、インク供給サブタンク８０のインクの量は一定に保たれる。

記録ヘッド７８は、供給されたインクで記録を行い、記録ヘッド７８で使用されたインクはインク流路８８を介してインク回収サブタンク８２に供給される。
インク回収サブタンク８２は、インク回収流路６０ａおよび６０を介してインクタンク５６に接続しており、インク回収サブタンク８２に供給されたインクはインクタンク５６に回収される。ここで、インク回収サブタンク８２は、インク供給サブタンク８０と同様に静水圧を利用して液面を一定にできるようになっている。

上記のようなヘッドユニット４８は、ガイドレール７４ａ、７４ｂに沿って、記録ヘッド７８（支持部材７２）を記録媒体Ｐの搬送方向と直交する方向に主走査しながら吐出を行い、その後、記録媒体Ｐを一定量のみ搬送することを繰り返すシリアルスキャンを行うことで記録を行う。
また、記録ヘッド７８のインクジェットヘッドはその吐出部が導電性プラテンの配置された位置の搬送ベルト３２の表面に対向する位置に、搬送ベルト３２上に静電吸着されて搬送されてくる記録媒体Ｐの表面と所定の一定間隔となるように配置されている。

記録媒体Ｐの位置検出部５４は、フォトセンサ等の従来公知の位置検出手段であり、記録媒体Ｐの搬送経路上の、帯電装置３８とヘッドユニット４８との間の位置で、記録媒体Ｐが搬送される搬送ベルト３２の表面に対向する位置に配置されている。
位置検出部５４により記録媒体Ｐの位置が検出され、その位置情報はヘッドドライバ５０に供給される。

ヘッドドライバ５０は、筐体２２内部の図中右側に取り付けられており、ヘッドユニット４８の記録ヘッド７８と接続している。
ヘッドドライバ５０には、外部装置から画像データが入力され、位置検出部５４から記録媒体Ｐの位置情報が入力される。ヘッドドライバ５０の制御により、記録媒体Ｐの位置情報に従って、記録ヘッド７８のインクジェットヘッド１００（図３〜５参照）の吐出タイミングが制御されつつ、画像データに応じてインクジェットヘッドからインクが吐出され、記録媒体Ｐ上には、画像データに対応したモノクロ画像が記録される。

ここで、本実施形態の記録ヘッドに使用される帯電した色材粒子を含むインクを吐出する静電式インクジェットヘッドの具体例を図３〜図５に示す。

図３は、図２に示す記録ヘッド７８で使用されているインクジェットヘッド１００の一実施形態の概略構成を示す模式的部分斜視図である。また、図４（ａ）は、図３に示すインクジェットヘッド１００の一部を示す模式的断面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）のIV−IV線切断面図である。図５（ａ）、図５（ｂ）および図５（ｃ）は、それぞれ図４（ｂ）のＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線およびＣ−Ｃ線矢視図（貫通孔部分を除く）である。

これらの図に示すインクジェットヘッド１００は、２層電極構造の吐出電極を持つ静電式インクジェットであって、帯電された顔料等の色材粒子（例えば、トナー等の微粒子）を含むインクＱを、静電力により吐出させて、画像データに応じた画像を記録媒体Ｐ上に記録するものであり、ヘッド基板１０４と、インクガイド１０６と、絶縁性基板１０８と、吐出電極を構成する第１吐出電極１１０および第２吐出電極１１２と、浮遊導電板１２０とを備えている。ここで、インクジェットヘッド１００は、対向電極となる記録媒体Ｐを支持する搬送ベルト３２（図１参照）と対向するように配置されている。

図示例のインクジェットヘッド１００において、吐出電極は、絶縁性基板１０８を挟むように、図中上面に配置される第１吐出電極１１０と下面に配置される第２吐出電極１１２との２層電極構造としている。

図示例のインクジェットヘッド１００は、さらに、第２吐出電極１１２の下方（下面）を覆う絶縁層１１６ａと、第１吐出電極１１０の上方（上面）を覆う絶縁層１１６ｂと、第１吐出電極１１０の上方に絶縁層１１６ｂを介して配置されるシート状のガード電極１１４と、ガード電極１１４の上面を覆う絶縁層１１６ｃとを備えている。

図示例のインクジェットヘッド１００においては、インクガイド１０６は、突状先端部分１０６ａを持つ所定厚みの絶縁性樹脂製平板からなり、吐出部毎にヘッド基板１０４の上に配置されている。また、絶縁層１１６ａ、絶縁性基板１０８、絶縁層１１６ｂおよび１１６ｃの積層体には、インクガイド１０６の配置に対応する位置に貫通孔１１８が開孔されている。この貫通孔１１８には、絶縁層１１６ａ側からインクガイド１０６が挿入され、インクガイド１０６の先端部分１０６ａは、絶縁層１１６ｃから突出している。なお、インクガイド１０６の先端部分１０６ａには、インクＱの供給およびインクＱ内の色材粒子の先端部分１０６ａへの濃縮を促進するために、インク案内溝となる切り欠きを図中上下方向に形成しても良い。

なお、インクガイド１０６の先端部分１０６ａは、記録媒体Ｐ（搬送ベルト３２）側へ向かうに従って次第に細く略三角形（ないしは台形）に成形されている。また、インクガイド１０６の、インクＱが吐出される先端部分（最先端部）１０６ａには、金属が蒸着されているのが好ましい。インクガイド１０６の先端部分１０６ａの金属蒸着はされていなくても良いが、この金属蒸着により、インクガイド１０６の先端部分１０６ａの誘電率が実質的に大きくなり、強電界を生じさせやすくできるという効果があるので、金属蒸着を行うのが好ましい。なお、インクガイド１０６の形状は、インクＱ、特に、インクＱ内の色材粒子を絶縁性基板１０８の貫通孔１１８を通って先端部分１０６ａに濃縮させることができれば、特に、制限的ではなく、例えば、先端部分１０６ａは、突状でなくても良いなど適宜変更してもよく、従来公知の形状とすることができる。

ヘッド基板１０４と絶縁層１１６ａとは、所定間隔離間して配置されており、両者の間には、インクガイド１０６にインクＱを供給するためのインクリザーバ（インク室）として機能するインク流路１２４が形成されている。なお、インク流路１２４内のインクＱは、第１吐出電極１１０および第２吐出電極１１２に印加される電圧と同極性に帯電した色材粒子を含み、記録時には、インク循環系５２（図１参照）によって、所定方向、図４に示す例ではインク流路１２４内を右側から左側（図中矢印ａ方向）へ向かって所定の速度（例えば、２００ｍｍ／ｓのインク流）で循環される。以下、インク中の色材粒子が正帯電している場合を例にとって説明を行う。

第１吐出電極１１０および第２吐出電極１１２は、図３に示すように、絶縁性基板１０８に開孔された貫通孔１１８の周囲を囲むように、絶縁性基板１０８の図中上側、すなわち記録媒体Ｐ側の表面に、吐出部毎にリング状に、すなわち円形電極として配置されている。なお、第１吐出電極１１０および第２吐出電極１１２の電極形状は、円形電極に限定されず、略円形であっても、分割円形電極であっても、平行電極または略平行電極であっても良い。このような第１吐出電極１１０および第２吐出電極１１２は、２層電極構造に構成され、マトリクス状に配置される。ここで、行方向（例えば、主走査方向）に配置された複数の第１吐出電極１１０は相互に接続され、列方向（例えば、副走査方向）に配置された複数の第２吐出電極１１２は相互に接続される。

ここで、一つの第１吐出電極１１０の行を高電圧レベルまたはフローティング（ハイインピーダンス）状態とし、一つの第２吐出電極１１２の列を高電圧レベルとして、一つの行と一つの列とをともにオン状態にすることにより、両者（行と列）が交差する１つの吐出部をオン状態にして、この吐出部からのインクの吐出を行うことができる。なお、この時、これらの第１および第２吐出電極１１０および１１２の一方が接地レベルの場合にはインクは吐出しない。このように、マトリクス状に配置される第１吐出電極１１０および第２吐出電極１１２をマトリクス駆動することができる。

一方、インクガイド１０６と対向する位置には、インク中の帯電した色材粒子と極性が反対となるバイアス電圧に帯電された記録媒体Ｐが、搬送ベルト３２に保持されて配置される。上述したように、本実施形態において、記録媒体Ｐは負の高電圧に帯電されている。また、搬送ベルト３２の記録媒体Ｐを保持する面は絶縁性のフッ素樹脂面であり、裏面は導電性の金属面であり、この金属面が導電性のベルトローラ３４ｂを介して接地されている（図１参照）。

浮遊導電板１２０は、インク流路１２４の下方に配置され、電気的に絶縁状態（ハイインピーダンス状態）となっている。図示例では、ヘッド基板１０４の内部に配置されている。

この浮遊導電板１２０は、画像の記録時に、吐出部に印加された電圧値に応じて、誘起された誘導電圧が発生し、インク流路１２４内のインクＱにおいて、その色材粒子を絶縁性基板１０８側へ泳動させて濃縮させるためのものである。従って、浮遊導電板１２０は、インク流路１２４よりもヘッド基板１０４側に配置される必要がある。また、浮遊導電板１２０は、吐出部の位置よりもインク流路１２４の上流側に配置される方が好ましい。この浮遊導電板１２０により、インク流路１２４内の上層の色材粒子の濃度を高めるため、絶縁性基板１０８の貫通孔１１８を通過するインクＱ内の色材粒子の濃度を所定濃度に高めることができ、インクガイド１０６の先端部分１０６ａに濃縮させて、インク液滴Ｒとして吐出させるインクＱ内の色材粒子の濃度を所定濃度に安定させることができる。

以上のように構成される２層電極構造の吐出電極を持つ本実施形態のインクジェットヘッド１００においては、例えば、第２吐出電極１１２に、常時、所定の電圧、例えば６００Ｖを印加し、第１吐出電極１１０を、画像データに応じて接地状態（オフ状態）とハイインピーダンス状態（オン状態）とに切り換えることにより、それぞれ第２吐出電極１１２に印加される高電圧レベルと同極性に帯電した顔料等の色材粒子を含むインクＱの吐出／非吐出を制御することができる。すなわち、インクジェットヘッド１００では、第１吐出電極１１０が接地レベルの状態（オフ状態）では、インクガイド１０６の先端部分１０６ａ近傍の電界強度が低く、インクＱはインクガイド１０６の先端部分１０６ａからは飛び出さず、第１吐出電極１１０がハイインピーダンス状態（オン状態）になると、インクガイド１０６の先端部分１０６ａ近傍の電界強度が高くなり、インクガイド１０６の先端部分１０６ａに濃縮したインクＱは静電力によって先端部分１０６ａから飛び出す。このとき、条件を選ぶことによって更に濃縮を行うこともできる。

このような２層電極構造においては、第１吐出電極１１０をハイインピーダンス状態と接地レベルとの間でスイッチングすることができるので、スイッチングのために大電力を消費しない。従って、本実施形態によれば、高精細かつ高速性が要求されるインクジェットヘッドにおいても、消費電力を大幅に削減することができる。

なお、第１吐出電極１１０を、画像データに応じて、接地レベル（オフ状態）と高電圧レベル（オン状態）との間でスイッチングさせて、吐出／非吐出を制御してもよい。本実施形態のインクジェットヘッド１００では、第１吐出電極１１０または第２吐出電極１１２の一方が接地レベルの場合にはインクが吐出せず、第１吐出電極１１０がハイインピーダンス状態または高電圧レベルで、かつ第２吐出電極１１２が高電圧レベルの場合にだけインクが吐出する。

また、本実施形態では、画像信号に応じて、第１および第２吐出電極１１０および１１２にパルス電圧を印加し、両電極ともに高電圧レベルとなった時に、インク吐出を行うようにしても良い。

なお、第１吐出電極１１０または第２吐出電極１１２のどちらかで、または、両方で、インク吐出／非吐出の制御を行うかは特に制限的ではないが、第１吐出電極１１０または第２吐出電極１１２の一方が接地レベルの場合には、インクＱが吐出せず、第１吐出電極１１０がハイインピーダンス状態または高電圧レベルで、かつ第２吐出電極１１２が高電圧レベルの場合にだけインクＱが吐出するようにするのが良い。

また、記録媒体Ｐを例えば−１．６ｋＶに帯電し、第１吐出電極１１０および第２吐出電極１１２の何れか一方または両方が負の高電圧（例えば−６００Ｖ）の時にはインクが吐出せず、第１吐出電極１１０および第２吐出電極１１２の両方が接地レベル（０Ｖ）の場合にだけインクが吐出するようにしても良い。

本実施形態によれば、上述のように、吐出部を２次元的に配置し、マトリクス駆動するため、行方向の複数の吐出部を駆動する行ドライバおよび列方向の複数の吐出部を駆動する列ドライバの個数を大幅に削減することができる。従って、本実施形態によれば、２次元配列される吐出部の駆動回路の実装面積および消費電力を大幅に削減することができる。また、本実施形態によれば、各吐出部間を比較的余裕をもって配置することができるため、各吐出部間での放電の危険性を極めて低減することができ、高密度実装と高電圧を安全に両立させることができる。

なお、上述した静電式インクジェットヘッド１００のように、第１および第２吐出電極１１０および１１２からなる２層電極構造の吐出電極を用いるものでは、吐出部を高密度に配置すると、隣接する吐出部間に電界干渉が生じることがある。このため、本実施形態のように、隣接するインクガイド１０６への電気力線を遮蔽するために、隣接する吐出部の第１吐出電極１１０間に、ガード電極１１４を設けるのが好ましい。

ガード電極１１４は、隣接する吐出部の第１吐出電極１１０の間に配置され、隣接する吐出部のインクガイド１０６の間に生じる電界干渉を抑制するためのものである。図５（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、それぞれ図４（ｂ）のＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線およびＣ−Ｃ線矢視図である。図５（ａ）に示すように、ガード電極１１４は、全吐出部に共通な金属板などのシート状の電極であり、２次元的に配列されている各吐出部毎の貫通孔１１８の周囲に形成された第１吐出電極１１０に相当する部分が穿孔されている（図３参照）。なお、本実施形態において、ガード電極１１４を設ける理由は、吐出部を高密度に配置すると、隣接する吐出部の電界の状態によって自分自身の吐出部の発生する電界が影響を受け、ドットサイズおよびドットの描画位置が乱れ、記録品質に悪影響を及ぼす場合があるからである。

ところで、ガード電極１１４の図中上側には、貫通孔１１８を除いて絶縁層１１６ｃによって覆われ、ガード電極１１４と第１吐出電極１１０との間には、絶縁層１１６ｂが介在し、両電極１１４と１１０とを絶縁している。すなわち、ガード電極１１４は、絶縁層１１６ｃと絶縁層１１６ｂとの間に配置され、第１吐出電極１１０は、絶縁層１１６ｂと絶縁性基板１０８との間に配置される。

すなわち、図５（ｂ）に示すように、絶縁性基板１０８の上面には、従って、絶縁層１１６ｂと絶縁性基板１０８との間には、各吐出部毎の貫通孔１１８の周囲に形成された第１吐出電極１１０が２次元的に配列されており、列方向の複数の第１吐出電極１１０が相互に接続されている。

また、図５（ｃ）に示すように、絶縁層１１６ａの上面には、従って、絶縁性基板１０８の下面には、すなわち、絶縁層１１６ａと絶縁性基板１０８との間には（図３参照）、各吐出部毎の貫通孔１１８の周囲に形成された第２吐出電極１１２が２次元的に配列されており、行方向の複数の第２吐出電極１１２が相互に接続されている。

また、本実施形態において、各吐出部の吐出電極、例えば第１および第２吐出電極１１０および１１２からのインク流路１２４方向への反発電界を遮蔽するために、第１および第２吐出電極１１０および１１２の流路側にシールド電極を設置しても良い。

さらに、本実施形態のインクジェットヘッド１００においては、インク流路１２４の底面を構成すると共に、第１吐出電極１１０および第２吐出電極１１２に印加されるパルス電圧によって定常的に生じる誘導電圧により、インク流路１２４内の正に帯電した色材粒子（荷電着色粒子）を上方へ向けて（すなわち記録媒体Ｐ側に向けて）泳動させる浮遊導電板１２０が設けられている。また、浮遊導電板１２０の表面には、電気絶縁性である被覆膜（図示せず）が形成されており、インクへの電荷注入等によりインクの物性や成分が不安定化することを防止する。絶縁性被覆膜の電気抵抗は、１０¹²Ω・ｃｍ以上が望ましく、より望ましくは１０¹³Ω・ｃｍ以上である。また、絶縁性被覆膜は、インクに対して耐腐食性であることが望ましく、これにより浮遊導電板１２０がインクに腐食されることが防止される。また、浮遊導電板１２０は、下方から絶縁部材で覆われており、このような構成により、浮遊導電板１２０は、完全に電気的絶縁浮遊にされている。

浮遊導電板１２０は、インクジェットヘッドの１ユニットにつき１個以上である。本実施形態では、単色の１つのインクジェットヘッドであるが、例えば、Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｋの４つのインクジェットヘッドがあった場合、浮遊導電板数は最低各１個ずつ有し、ＣとＭのインクジェットヘッドユニット間で共通の浮遊導電板とすることはない。

上述した実施形態においては、第１および第２吐出電極１１０および１１２として、吐出部毎に円形電極等を設け、それぞれ行および列方向に接続しているが、本発明はこれに限定されず、全ての吐出部を独立にして、個々に駆動するようにしても良いし、第１および第２吐出電極１１０および１１２の一方を全ての吐出部に共通のシート状電極（貫通孔１１８部分は穿孔されている）としても良い。

また、上記実施形態においては、吐出電極を第１および第２吐出電極１１０および１１２の２層電極構造としているが、本発明はこれに限定されず、単層電極構造の吐出電極としても良い。単層吐出電極は、絶縁性基板１０８のどちらの表面に配置させても良いが、記録媒体Ｐ側に設けるのが好ましい。インクジェットヘッドは、例えば以上のような構成ものである。

また、上述のように、記録ヘッド７８を記録媒体Ｐの搬送方向と直交する方向に主走査しながら吐出を行い、その後に記録媒体Ｐを一定量のみ搬送することを繰り返すシリアルスキャンを行うため、インクジェットヘッド１００のそれぞれの吐出部の配列方向は記録媒体Ｐの搬送方向と略並行に配置することが好ましい。

前述の通り、対向電極となる搬送ベルト３２上に静電吸着された記録媒体Ｐの表面は、記録媒体Ｐの帯電装置３８により、所定の負の高電位に均一に帯電され、常に一定のＤＣバイアス電圧（約−１．５ｋＶ）が印加された状態である。また、インクジェットヘッドの吐出部の吐出電極には、インクジェットヘッド印加用のパルス電圧印加装置（図示省略）により、記録時に画像データに応じたパルス電圧が印加される。

インクジェットヘッドでは、記録媒体Ｐに、一定のＤＣバイアス電圧（約−１．５ｋＶ）が印加された状態で、パルス電圧として、高電圧（４００〜６００Ｖ）が印加された場合にはインクの吐出が行われ、低電圧（０Ｖ）が印加された場合にはインクの吐出は行われない。インクジェットヘッドから吐出されたインクは、バイアス電圧を帯電した記録媒体Ｐに引っ張られて着弾し、画像データに対応したモノクロ画像が記録される。

このように、記録媒体Ｐにバイアス電圧（色材粒子と逆極性）を帯電させることにより、インク中の正に帯電した色材粒子には、吐出孔からインクガイドの先端部分の方向へ引き寄せる力が働き、インクガイドの先端部分に色材粒子が効率よく濃縮される。そして、吐出電極にパルス電圧が印加されると、インクガイド先端部分でさらに色材粒子が濃縮され、インク滴として吐出される。

なお、本実施形態では、対向電極となる搬送ベルト３２上に静電吸着された記録媒体Ｐの表面に、常に一定のＤＣバイアス電圧を印加し、吐出電極には、記録時に画像データに応じたパルス電圧を印加しているが、対向電極側を接地し、インクジェットヘッド５６印加用のＤＣバイアス電圧印加装置（図示省略）により、インクジェットヘッドの吐出部の吐出電極側に、常に一定のＤＣバイアス電圧（例えば、１．５ｋＶ）を印加するようにしてもよい。

前述のように、本発明で用いるインク（インクＱ）は、色材粒子（色材を含み、かつ，帯電した微粒子）をキャリア液に分散してなるものである（インク組成物）。
また、インク中には、色材粒子ともに、印刷後の画像の定着性を向上させるための分散樹脂粒子を、適宜、含有させてもよい。

キャリア液は、高い電気抵抗率（１０⁹Ω・ｃｍ以上、好ましくは１０¹⁰Ω・ｃｍ以上）を有する誘電性の液体（非水溶媒）であるのが好ましい。電気抵抗率の低いキャリア液の電気抵抗が低いと、吐出電極によって印加される電圧により、キャリア液自身が電荷注入を受けて帯電してしまうため、色材粒子の濃縮がおこらない。また、電気抵抗率の低いキャリア液は、隣接する吐出電極間での電気的導通を生じさせる懸念もあるため、本発明には不向きである。

キャリア液として用いられる誘電性液体の比誘電率は、５以下が好ましく、より好ましくは４以下、さらに好ましくは３．５以下である。このような比誘電率の範囲とすることによって、キャリア液中の色材粒子に有効に電界が作用し、泳動が起こりやすくなる。
なお、このような誘電性液体の固有電気抵抗の上限値は１０¹⁶Ωｃｍ程度であるのが望ましく、比誘電率の下限値は１．９程度であるのが望ましい。誘電性液体の電気抵抗が上記範囲であるのが望ましい理由は、電気抵抗が低くなると、低電界下でのインクの吐出が悪くなるからであり、比誘電率が上記範囲であるのが望ましい理由は、誘電率が高くなると溶媒の分極により電界が緩和され、これにより形成されたドットの色が薄くなったり、滲みを生じたりするからである。

キャリア液として用いられる誘電性液体としては、好ましくは直鎖状もしくは分岐状の脂肪族炭化水素、脂環式炭化水素、または芳香族炭化水素、および、これらの炭化水素のハロゲン置換体がある。例えば、へキサン、ヘプタン、オクタン、イソオクタン、デカン、イソデカン、デカリン、ノナン、ドデカン、イソドデカン、シクロヘキサン、シクロオクタン、シクロデカン、ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン、アイソパーＣ、アイソパーＥ、アイソパーＧ、アイソパーＨ、アイソパーＬ、アイソパーＭ（アイソパー：エクソン社の商品名）、シェルゾール７０、シェルゾール７１（シェルゾール：シェルオイル社の商品名）、アムスコＯＭＳ、アムスコ４６０溶剤（アムスコ：スピリッツ社の商品名）、シリコーンオイル（例えば、信越シリコーン社製ＫＦ−９６Ｌ）等を単独あるいは混合して用いることができる。

このようなキャリア液に分散される色材粒子は、色材自身を色材粒子としてキャリア液中に分散させてもよく、定着性を向上させるための分散樹脂粒子中に含有させてもよい。分散樹脂粒子中に含有させる場合、顔料などは分散樹脂粒子の樹脂材料で被覆して樹脂被覆粒子とする方法などが一般的であり、染料などは分散樹脂粒子を着色して着色粒子とする方法などが一般的である。
色材としては、従来からインクジェットインク組成物、印刷用（油性）インキ組成物、あるいは静電写真用液体現像剤に用いられている顔料および染料であればどれでも使用可能である。

インクにおいて、色材粒子の含有量（色材粒子あるいはさらに分散樹脂粒子の合計含有量）は、インク全体に対して０．５〜３０重量％の範囲で含有されることが好ましく、より好ましくは１．５〜２５重量％、さらに好ましくは３〜２０重量％の範囲で含有されることが望ましい。色材粒子の含有量が少なくなると、印刷画像濃度が不足したり、インクと記録媒体Ｐ表面との親和性が得られ難くなって強固な画像が得られなくなったりするなどの問題が生じ易くなり、一方、含有量が多くなると均一な分散液が得られにくくなったり、インクジェットヘッド１００等でのインクの目詰まりが生じやすく、安定なインク吐出が得られにくいなどの問題が生じるからである。

本実施形態では、Ｋ（ブラック）の単色のインクジェットヘッドであるが、色は特に限定されず、以下に示すような色材を使用することできる。
色材として用いる顔料としては、無機顔料、有機顔料を問わず、印刷の技術分野で一般に用いられているものを使用することができる。具体的には、例えば、カーボンブラック、カドミウムレッド、モリブデンレッド、クロムイエロー、カドミウムイエロー、チタンイエロー、酸化クロム、ビリジアン、コバルトグリーン、ウルトラマリンブルー、プルシアンブルー、コバルトブルー、アゾ系顔料、フタロシアニン系顔料、キナクリドン系顔料、イソインドリノン系顔料、ジオキサジン系顔料、スレン系顔料、ペリレン系顔料、ぺリノン系顔料、チオインジゴ系顔料、キノフタロン系顔料、金属錯体顔料、等の従来公知の顔料を特に限定なく用いることができる。
色材として用いる染料としては、アゾ染料、金属錯塩染料、ナフトール染料、アントラキノン染料、インジゴ染料、カーボニウム染料、キノンイミン染料、キサンテン染料、アニリン染料、キノリン染料、ニトロ染料、ニトロソ染料、ペンゾキノン染料、ナフトキノン染料、フタロシアニン染料、金属フタロシアニン染料、等の油溶性染料が好ましく例示される。

また、キャリア液に分散された色材粒子の平均粒径は、０．１〜５μｍが好ましく、より好ましくは０．２〜１．５μｍであり、更に好ましくは０．４〜１．０μｍである。この粒径はＣＡＰＡ−５００（堀場製作所（株）製商品名）により求めたものである。

色材粒子をキャリア液に分散させた後、荷電制御剤をキャリア液に添加することにより色材粒子を荷電して、荷電した色材粒子をキャリア液に分散してなるインクとする。なお、着色微粒子の分散時には、必要に応じて、分散媒を添加してもよい。
荷電制御剤は、一例として、電子写真液体現像剤に用いられている各種のものが利用可能である。また、「最近の電子写真現像システムとトナー材料の開発・実用化」１３９〜１４８頁、電子写真学会編「電子写真技術の基礎と応用」４９７〜５０５頁（コロナ社、１９８８年刊）、原崎勇次「電子写真」１６（Ｎｏ．２）、４４頁（１９７７年）等に記載の各種の荷電制御剤も利用可能である。

なお、色材粒子は、吐出電極に印加される駆動電圧と同極性であれば、正電荷および負電荷のいずれに荷電したものであってもよい。
また、色材粒子の荷電量は、好ましくは５〜２００μＣ／ｇ、より好ましくは１０〜１５０μＣ／ｇ、さらに好ましくは１５〜１００μＣ／ｇの範囲である。

また、荷電制御剤の添加によって誘電性溶媒の電気抵抗が変化することもあるため、下記に定義する分配率Ｐを、好ましくは５０％以上、より好ましくは６０％以上、さらに好ましくは７０％以上とする。
Ｐ＝１００×（σ１−σ２）／σ１
ここで、σ１は、インクの電気伝導度、σ２は、インクを遠心分離器にかけた上澄みの電気伝導度である。電気伝導度は、ＬＣＲメーター（安藤電気（株）社製ＡＧ−４３１１）および液体用電極（川口電機製作所（株）社製ＬＰ−０５型）を使用し、印加電圧５Ｖ、周波数１ｋＨｚの条件で測定を行った値である。また遠心分離は、小型高速冷却遠心機（トミー精工（株）社製ＳＲＸ−２０１）を使用し、回転速度１４５００ｒｐｍ、温度２３℃の条件で３０分間行った。
以上のようなインクを用いることによって、色材粒子の泳動が起こりやすくなり、濃縮しやすくなる。

インクの電気伝導度は、１００〜３０００ｐＳ／ｃｍが好ましく、より好ましくは１５０〜２５００ｐＳ／ｃｍ、さらに好ましくは２００〜２０００ｐＳ／ｃｍである。以上のような電気伝導度の範囲とすることによって、吐出電極に印加する電圧が極端に高くならず、隣接する記録電極間での電気的導通を生じさせる懸念もない。
また、インクの表面張力は、１５〜５０ｍＮ／ｍの範囲が好ましく、より好ましくは１５．５〜４５ｍＮ／ｍさらに好ましくは１６〜４０ｍＮ／ｍの範囲である。表面張力をこの範囲とすることによって、吐出電極に印加する電圧が極端に高くならず、ヘッド周りにインクが漏れ広がり汚染することがない。
さらに、インクの粘度は０．５〜５ｍＰａ・ｓｅｃが好ましく、より好ましくは０．６〜３．０ｍＰａ・ｓｅｃ、さらに好ましくは０．７〜２．０ｍＰａ・ｓｅｃである。

なお、本発明においては、従来のインクジェット方式のように、インク全体に力を作用させて、インクを記録媒体に向けて飛翔させるのではなく、主に、キャリア液に分散させた固形成分である色材粒子に力を作用させて、飛翔させる。
その結果、普通紙を初めとして、非吸収性のフィルム（例えばＰＥＴフィルム等）などの種々の記録媒体Ｐに画像を記録することができ、また、記録媒体Ｐ上で、滲みや流動を生じることなく、種々の記録媒体に対して、高画質な画像を得ることができる。

図１に戻って、インクジェット記録装置１０の他の部分について説明を続ける。
続いて溶媒回収手段１８について説明する。
溶媒回収手段１８は、記録ヘッド７８から記録媒体Ｐ上に吐出されたインクから蒸発する分散溶媒や、画像の定着時にインクから蒸発する分散溶媒等を回収するもので、排出ファン６２と、活性炭フィルタ６４とを備えている。活性炭フィルタ６４は、筐体２２の上面（図中上側）の裏面に取り付けられ、排出ファン６２は、活性炭フィルタ６４の上に取り付けられている。

筐体２２内部の分散溶媒成分を含む空気は、排出ファン６２により、活性炭フィルタ６４を介して筐体２２の外部に排出される。その際、筐体２２内部の空気中に含まれる分散溶媒成分は、活性炭フィルタ６４によって吸着除去される。

次に、本発明の特徴的な部分であるインク濃度調整手段２０について説明する。
インク濃度調整手段２０は、検出部６６と、制御部６８と、インク補充部７０とを備えている。

検出部６６は、インク供給流路５８の所定位置に配置される。検出部６６は、インク供給流路５８内を流れる色材粒子を含むインクの物性値、例えば光学的物性値を検出する検出素子を備え、検出した物性値を制御部６８に送信する。
制御部６８は、検出部６６から送信された検出結果をインク濃度に変換し、そのインク濃度に応じてインク補充部７０によるインクの補充量を決定する。ここでインク濃度とは、例えばインク中に含まれる色材粒子の濃度、例えば質量パーセントである。
インク補充部７０は、制御部６８から送信される情報（インクの補充量）に基づいてインクタンク５６にインクを補充する。

図６は、上記インク濃度調整手段２０を模式的に示した拡大模式図である。
以下、図６を用いてインク濃度調整手段２０をより詳細に説明する。
検出部６６は、発光素子２００ａと受光素子２００ｂを有する。発光素子２００ａと受光素子２００ｂとはインク供給流路５８中に設けられた光透過性の測定部５８ｂを挟んで対向する位置に配置されている。

発光素子２００ａは、一定光量の光を受光素子２００ｂの配置されている方向に照射し、受光素子２００ｂは、測定部５８ｂすなわちインクＱを透過した透過光の光量を測定する。受光素子２００ｂは、受光した透過光量に応じた出力信号をインクＱの物性値として制御手段６８（変換手段２０２）に送信する。

制御部６８は、変換手段２０２と、選択手段２０４と、濃度制御手段２０６とを有している。また、変換手段２０２は、メモリ２０２ａを有する。
変換手段２０２は、受光素子２００ｂから送信された出力信号にＡ／Ｄ変換等の所定の処理を施して光量データとし、この光量データからインク濃度を検出（すなわち、検出した物性値をインクの色材粒子濃度に換算）して濃度制御手段２０６に送信する。ここで、変換手段２０２は、例えば、図７に示すような検出部６６による測定で得られた光量データをインク濃度に変換するＬＵＴ（ルックアップテーブル）を用いて、光量データからインク濃度を検出する。

ここで、測定部５８ｂは、インクが流れることによって汚れてしまう。検出部６６によるインクの透過光量の検出結果は、この汚れを含むものであり、従って、変換手段２０２によるインク濃度検出結果は実際のインク濃度とは異なる、すなわち、誤差が生じてしまう。また、この測定部５８ｂの汚れは、通常経時と共に大きくなるので、この誤差は経時と共に大きくなる。また、通常経時による汚れ方は一定になる。
本実施形態においては、このような測定部５８ｂの汚れ、さらには汚れの経時変化に対応して、測定部５８ｂの汚れによって生じる誤差を補正し、安定して適正なインク濃度検出を行えるように、後述する駆動時間に対応した複数のＬＵＴを予め作成し、メモリ２０２ａに記憶しており、変換手段２０２は、駆動時間に応じて選択手段２０４が選択したＬＵＴを用いて、インク濃度を検出する。

このＬＵＴは、測定部５８ｂの汚れによらず適正なインク濃度が得られるように、例えば、実験やシミュレーション等を行って、駆動時間に応じた測定部５８ｂの汚れの状態を含む光量データ（検出部６６による出力信号）と正確なインク濃度との関係を知見して作成されたもので、上述の図７に示した例は、ＬＵＴ１が駆動時間がＴ１〜Ｔ２間、ＬＵＴ２が駆動時間がＴ２〜Ｔ３間に対応している。なお、本態様においては、Ｔ３以降に対応するＬＵＴを有してよいのはもちろんである。
ここで、駆動時間とは、検出部６６がインクと接している時間、すなわち、測定部５８ｂがインクと接している時間である。また、駆動時間は、測定部５８ｂの汚れ等を除去するクリーニングを行った場合には、基本的に初期値に戻す。ここで、初期値とは、例えば駆動時間０、もしくは、経験的に得られた所定の駆動時間である。

選択手段２０４は、例えば、インクがインクジェット記録装置１０に充填されてからの経過時間か、クリーニングを行ってからの経過時間を公知の手段で検出して、これを駆動時間とし、駆動時間に応じてＬＵＴを選択し、選択結果を変換手段２０２に送信する。つまり、図示例においては、駆動時間がＴ１〜Ｔ２の間の場合はＬＵＴ１を、駆動時間がＴ２〜Ｔ３の間の場合はＬＵＴ２を選択する。
変換手段２０２は、選択手段２０４によって選択されたＬＵＴをメモリ２０２ａから読み出し、このＬＵＴを使用して、光量データからインク濃度を検出する。
ここで、選択手段２０４は、変換手段２０２が光量データをインク濃度に変換するたびに毎回ＬＵＴを選択しても、所定駆動時間が経過し、他のＬＵＴに切り替える必要が生じた場合に変換手段２０２で使用するＬＵＴを切り替えるようにしてもよい。

本実施形態では、ＬＵＴが２つの場合でかつ駆動時間がＴ１からＴ３の間として説明したが、ＬＵＴの数、駆動時間に限定はなく、駆動時間に応じたＬＵＴをより多く備えることが好ましい。また、選択するＬＵＴを増やすことにより、より正確にインク濃度を検出することが可能となる。

このように、光量データからインク濃度を検出するためのＬＵＴを駆動時間、すなわち測定部５８ｂの汚れの状態に応じて、複数有し、駆動時間によって選択することで、測定部５８ｂの汚れによって発生する誤差を補正することができ、長時間安定して正確にインク濃度を検出することが可能となる。

濃度制御手段２０６は、変換手段２０２から送信されたインク濃度、インク循環系５２内の現在のインク量および予め設定された規定のインク量、目的とするインク濃度に基づいて、インク循環系５２内のインクが目的濃度かつ規定インク量となるように、後述するコンク液供給部２０８および希釈液供給部２１０がインクタンク５６に補充するインク量を決定し、コンク液供給部２０８および希釈液供給部２１０に送信する。
ここで、インク循環系５２内のインクＱの量は、測定方法は特に限定されず、例えば、インクの吐出量を画像データ、全吐出部の総吐出回収のカウントで求め、さらに予め測定した経時に応じたインク蒸発量を求めて算出してもよく、また、インクタンク５６を除くインク循環系５２を流れるインク量は一定であるはずなので、インクタンク５６内のインク量を測定することで求めてもよい。

インク補充部７０は、コンク液供給部２０８と希釈液供給部２１０とを備えている。
コンク液供給部２０８は、コンク液（インク濃度の比較的高いインク）を充填するコンク液タンクと、供給手段とを有し、濃度制御手段２０６から送信された補充量に応じて供給手段がコンク液タンクからインクタンク５６にコンク液を供給する。
また、希釈液供給部２１０は、希釈液（インク濃度の比較的低いインク）を充填する希釈液タンクと、供給手段とを有し、濃度制御手段２０６から送信された補充量に応じて供給手段が希釈液タンクからインクタンク５６に希釈液を補充する。

このように、ＬＵＴを複数備え、選択することでインク循環系５２内を流れるインクのインク濃度を正確に検出することが可能となり、さらに、そのインク濃度に基づいてインク循環系５２のインク濃度を調節することで、正確なインク濃度管理が行えるので、記録ヘッド７８に濃度の適正なインクを長期間安定して供給でき、これにより、インク液滴の吐出を安定させて、長期間安定して高画質な画像を形成することができる。

以下、インクジェット記録装置１０の動作を説明する。
インクジェット記録装置１０では、画像の記録時に、給紙トレイ２４に収納された記録媒体Ｐがフィードローラ２６により、１枚ずつ取り出され、搬送ローラ対３０により挟持搬送されて搬送ベルト３２上の所定位置に供給される。
搬送ベルト３２上に供給された記録媒体Ｐは、帯電装置３８により負の高電位に帯電され、搬送ベルト３２の表面に静電吸着される。

搬送ベルト３２の表面に静電吸着された記録媒体Ｐは、搬送ベルト３２の移動ととともに所定の一定速度で移動されつつ、記録ヘッド７０により、その表面に画像データに対応した画像が記録される。

画像記録後の記録媒体Ｐは、除電装置４０により除電され、分離爪４２により搬送ベルト３２から分離され、ガイド４４に沿って定着ローラ対４６により挟持搬送されつつ、記録された画像が加熱定着され、排出トレイ２８内に積層された状態でストックされる。

また、記録中や記録装置１０が画像記録を待機している状態では、インクＱは、インク循環系５２およびヘッドユニット４８内の所定の循環経路を循環している。
ここで、記録装置１０においては、例えば、定期的に、インク濃度調整手段２０によって、インクＱの濃度検出を行い、その結果に応じてインクタンク５６にインクＱが補充される。

インク濃度調整手段２０では、検出部６６の発光素子２００ａが照射した光の測定部５８ｂを透過した透過光の光量が受光素子２００ｂによって測定され、受光された透過光量に応じた出力信号がインクの物性値として、変換手段２０２に送信される。
また、制御部６８の選択手段２０４によって、駆動時間に応じたＬＵＴが選択され、その選択結果が変換手段２０２に送信される。

変換手段２０２は、受光素子２００ｂから送信された物性値（出力信号）をＡ／Ｄ変換等の所定の処理を施し光量データとする。さらに、選択手段２０４によって選択されたＬＵＴをメモリ２０２ａより読み出し、読み出したＬＵＴを用いて、光量データからインク濃度を検出し、そのインク濃度を濃度制御手段２０６に送信する。
濃度制御手段２０６は、変換手段で検出されたインク濃度に応じて、インク循環系５２内のインク濃度が一定になるように、インク補充部７０内のコンク液供給部２０８および希釈液供給部２１０からインクタンク５６に補充するインクの量を決定する。
コンク液供給部２０８および希釈液供給部２１０は濃度制御手段２０６の決定に基づいてインクタンク５６に、コンク液および希釈液を補充する。

このように、駆動時間、すなわち測定部５８ｂの汚れに応じたＬＵＴを複数備え、駆動時間に応じて選択し、選択したＬＵＴによって光量データからインク濃度を検出することによって、より正確なインク濃度を検出することが可能となる。
また、そのインク濃度に基づいてインク循環系５２内のインク濃度を調節することにより、記録ヘッド７８にインク濃度が一定なインクを長時間安定して供給できる。このため、インク液滴の吐出が安定し、長時間安定して高画質で均一な画像を形成することができる。

また、本実施形態では、汚れの状態の変動を駆動時間とし、ＬＵＴを駆動時間によって選択するようにしたが、本発明はこれに限定されず、検出部の汚れを検出し、その汚れに応じてＬＵＴを選択するようにしても、サンプル画像の記録を行って、オペレータがその記録した画像の濃度、例えば濃淡を判断し、オペレータによる入力支持に応じてＬＵＴを選択するようにしてもよい。

以下、図８とともに、検出部の汚れを検出し、その汚れに応じてＬＵＴを選択する実施形態を説明する。なお、図８に示した実施形態は、検出部、制御部以外の構成は図６に示した実施形態と同様の構成である。従って、同一の構成要素には同一の符号を付してその詳細な説明を省略し、特有の点を重点的に説明する。

検出部２２０は、濃度検出部２１２と汚れ検出部２１４とを有し、それぞれ発光素子２１２ａ、２１４ａと受光素子２１２ｂ、２１４ｂとを備えている。
濃度検出部２１２の発光素子２１２ａと受光素子２１２ｂとは、光透過性の測定部２１６を挟んで配置され、濃度検出部２１４の発光素子２１４ａと受光素子２１４ｂとは、光透過性の測定部２１８を挟んで配置されている。
また、測定部２１６は測定部２１８と同じ流路の下流に配置されており、測定部２１６と測定部２１８とはインク流路の径の大きさが異なる。

濃度検出部２１２および汚れ検出部２１４は、上述の検出部６６と同様の方法で、受光素子２１２ｂは、測定部２１６を透過した透過光の光量を測定し、受光素子２１４ｂは、測定部２１８を透過した透過光の光量を測定する。

受光素子２１２ｂは、測定した透過光量に応じた出力信号をインクＱの物性値として制御部２３０の変換手段２０２および選択手段２３２に送信し、受光素子２１４ｂは、測定した透過光量に応じた出力信号をインクＱの物性値として制御部２３０の選択手段２３２に送信する。ここで、濃度検出部２１６および汚れ検出部２１８が検出した透過光量は、測定部２１６、２１８の汚れ分を含んだものである。

制御部２３０は、変換手段２０２、選択手段２３２、濃度制御手段２０６とを有している。また、変換手段２０２はメモリ２０２ａを有する。
選択手段２３２は、受光素子２１２ｂおよび受光素子２１４ｂから送信された出力信号にＡ／Ｄ変換等の所定の処理を施して光量データとし、この光量データを例えば予め作成したＬＵＴで変換して光学濃度とする。そして、この変換した光学濃度に含まれる測定部２１６、２１８の汚れ分（以下、汚れ分とする）を検出する。

以下、汚れ分の検出方法について説明する。
受光素子２１２ａによって検出された光量データから算出した光学濃度Ｎ₁は、インクＱの光学濃度と測定部の汚れに起因する光学濃度とが、加算されたものである。従って、単位測定長当たりのインクＱの光学濃度をＮ、測定部の径（すなわち、測定部における測定光のインクＱの通過長）をｄ₁、汚れに起因する光学濃度をＮｙとすると、光学濃度Ｎ₁は、下記の式で表すことができる。
Ｎ₁＝Ｎ×ｄ₁＋Ｎｙ（式１）

また、受光素子２１４ｂによって検出された光量データから算出された光学濃度Ｎ₂も、インクＱの光学濃度と測定部２１８の汚れに起因する光学濃度とが、加算されたものである。また、測定部２１６と測定部２１８は、径は異なるが直列に配置されているので、測定部２１８には測定部２１６と同じインクＱが同量流れている。従って、両者の汚れは同等であり、汚れに起因する光学濃度Ｎｙは、測定部２１６と同じである。すなわち、測定部２１８の径（同前）をｄ₂とすると、光学濃度Ｎ₂は、下記式で表すことができる。
Ｎ₂＝Ｎ×ｄ₂＋Ｎｙ（式２）

上記（式１）と（式２）の連立方程式をＮｙについて解くと下記のようになる。
Ｎｙ＝（ｄ₂×Ｎ₁−ｄ₁×Ｎ₂）／（ｄ₂−ｄ₁）（式３）

ここで、測定部２１６、２１８の径は既知である。
従って、上述のようにして、選択手段２３２は、同じ流体が同じ流量流れ、かつ、互いに径すなわち測定光のインクＱ通過長がことなる測定部２１６、２１８で測定したインクＱの光学濃度Ｎ₁および光学濃度Ｎ₂から、測定部２１６、２１８の汚れ分であるＮｙを検出する。

ここで、変換手段のメモリ２０２ａには、この測定部２１６、２１８の汚れ分Ｎｙに応じた複数のＬＵＴが記憶されている。また、ＬＵＴは、上記実施形態と同様に、予め実験やシミュレーションを行って、汚れ分に応じた測定部２１６の汚れの状態を含む光量データ（検出部による検出信号）と正確なインク濃度との関係を知見して作成されたものである。
選択手段２３２は、上述のようにして検出した汚れ分Ｎｙに応じてＬＵＴを選択し、その選択結果を変換手段２０２に送信する。
変換手段２０２は、受光素子２１２ｂから送信された出力信号にＡ／Ｄ変換等の所定の処理を施して光量データとし、さらに、選択手段２３２によって選択されたＬＵＴをメモリ２０２ａから読み出し、このＬＵＴを使用して、光量データからインク濃度を検出し、検出したインク濃度を濃度制御手段２０６に送信する。

このように、光量データからインク濃度を検出するＬＵＴを汚れ分に応じて複数有し、汚れ分に応じてＬＵＴを選択することにより、測定部２１６の汚れによって発生する誤差を補正することができ、長時間安定してインク濃度を検出することが可能となる。

ここで、濃度制御手段２０６、およびインク補充部７０は上記実施形態と同様の構成および機能であるので、説明は省略するが、上記実施形態と同様に、正確に検出されたインク濃度に基づいて、インク循環系５２のインク濃度を調節することで、正確なインク濃度管理が行えるので、記録ヘッドに納所の適正なインクを長時間安定して供給でき、これにより、インク液滴の吐出を安定させ、長時間安定して高画質で均一な画像を形成することができることができる。

上記いずれの実施形態でも、濃度検出条件として複数のＬＵＴを駆動時間、または検出部の汚れ分に応じて選択し、物性値からインク濃度を検出したが、これに限定されず、例えば、変換手段として演算式、濃度検出条件として、検出部の汚れにより発生するずれを補正するために、予め、駆動時間、または測定部の汚れ分に応じて演算式を補正する係数を複数備え、測定部の汚れ分、または駆動時間に応じて係数を選択し、その係数が加えられた演算式によって、物性値からインク濃度を検出してもよい。
また、駆動時間、または測定部の汚れ分に応じた複数の演算式を備え、駆動時間または測定部の汚れ分に応じて選択し、選択された演算式によって、物性値からインク濃度を検出することも可能である。
さらに、１つのＬＵＴと、濃度検出条件として駆動時間または検出部の汚れ分に応じてＬＵＴを補正する複数の補正パラメータとを備え、駆動時間または検出部の汚れ分に応じて選択した補正パラメータによって、補正したＬＵＴを用いて物性値からインク濃度を検出することもできる。

以上の例では、検出値からインク濃度を検出する変換手段を駆動時間または検出部の汚れ分に応じて選択、補正することでインク濃度を検出したが、本発明は、これに限定されず、検出値から汚れを含んだインク濃度を算出し、算出したインク濃度を補正することで正確なインク濃度を検出する方法でもよい。
具体的には、変換手段が検出値からインク濃度を算出する算出手段と、算出手段によって算出されたインク濃度を補正する補正手段を有し、算出手段によって検出値からインク濃度を算出し、この汚れによる誤差を含むインク濃度を補正手段によって駆動時間、または、検出部の汚れ分に応じて補正することによって、正確なインク濃度を検出する方法が例示される。

ここで、算出手段は、ＬＵＴまたは演算式を用いて検出値からインク濃度を算出すればよい。
また、補正手段は、上記実施形態の変換手段と同様に、駆動時間または検出部の汚れ分に応じた複数の演算式を備え、選択手段の選択に応じて演算式を選択し、選択した演算式を用いて、算出手段によって算出されたインク濃度を補正することで、正確なインク濃度を検出する。
あるいは、複数の演算式から１つの演算式を選択する方式に限定されず、１つの演算式と、駆動時間または検出部の汚れ分に応じて演算式に適用する複数の所定の係数を備え、選択手段の選択に応じて係数を選択し、選択した係数を適用した演算式を用いて、算出手段が算出したインク濃度を補正してもよい。

上記の形態はいずれも演算式を用いてインク濃度を補正したが、本発明はこれに限定されず、算出されたインク濃度と駆動時間または検出部の汚れ分とに応じて補正を行う複数のＬＵＴを備え、選択手段の選択に応じてＬＵＴを選択し、選択したＬＵＴを用いて、算出手段が算出したインク濃度を補正することも可能である。

また、検出部の配置位置は供給流路に限定されず、インク回収流路、インクタンク、記録ヘッド等のインクが流れる場所であればどのような場所でもよい。
本実施形態では、検出部に発光素子と受光素子を用いて物性値を検出したが、光の反射を利用して光学的物性値を検出してもよい。

検出部によって検出する物性値は光学的な物性値に限定されず、電気的物性値を検出しても、磁気的な物性値を検出してもよい。
ここで、電気的物性値の検出手段としては、例えば、一対の電極をインク流路中に対向するように配置し、電圧を印加した際に流れる電流を検出することによって電気抵抗率の検出を行うことで電気的物性値を検出することができる。
なお、印加する電圧は、電極間の電界強度で数Ｖ／ｃｍ〜１００Ｖ／ｃｍ程度であり、直流あるいは交流のどちらでも使用できる。ただし、インク中の荷電成分の電極への電着を防ぐため、交流電圧を印加するころとが望ましく、この際には、１０Ｈｚ〜１０ｋＨｚ程度の周波数とする。

磁気的物性値の検出手段としては、例えば、検出部に磁気センサを有し、測定部をインク中の帯電した色材粒子が流れる際に発生する磁界を検出することによって、磁気的物性値を検出することができる。
しかしながら、電気的物性値および磁気的物性値の検出は検出素子に電圧の印加等を行って物性値を検出するため、帯電した色材粒子を使用する静電式インクジェット記録装置では、検出素子への色材粒子の付着等のノイズ成分が光学的な物性値を検出するよりも大きくなってしまうため、光学的な物性値を検出することがより好ましい。

また、電気的物性値によって、図８に示した実施形態と同様に検出部の汚れ分を検出することも可能である。
具体的には、図８に示した実施形態と同様に電気的物性値を検出する。ここで、検出された電気抵抗率はインクの電気抵抗率ρと汚れに起因する電気抵抗率ρｙの和であり、汚れによる電気抵抗率は同じであるので、例えば、測定部の径がｄ₁、ｄ₂の２つの測定部を有し、その測定した電気抵抗率がそれぞれρ₁、ρ₂とすると、下記式で表すことができる。
ρ₁＝ρ×ｄ₁＋ρｙ（式４）
ρ₂＝ρ×ｄ₂＋ρｙ（式５）
上記（式４）、（式５）を連立し、図８に示した実施形態と同様にして解くと下記式で表すことができる。
ρｙ＝（ｄ₂×ρ₁−ｄ₁×ρ₂）／（ｄ₂−ｄ₁）（式６）
ここで、ｄ₁、ｄ₂は既知の値であるので、ρ₁、ρ₂からインクの汚れ分の電気抵抗率を求めることができる。

なお、本発明のインクジェット記録装置において、濃度調整手段によるインク濃度検出およびインクタンクへのインク補充のタイミングには、特に限定はなく、例えば、所定期間毎や所定枚数の画像記録毎等に自動的に行ってもよく、インク循環手段を流れるインク量を検出しそのインク量に応じて自動的に行ってもよく、記録した画像を観察したオペレータ等の判断による入力指示に応じて行ってもよく、両者手段を有し、選択的に行ってもよい。

また、本実施形態はヘッドユニットをシリアルヘッド型としたが、これに限定されず、ラインヘッド型のヘッドユニットにしてもよい。

また、本実施形態では、モノクロ画像を記録する場合としたが、これに限定されず例えばシアン（Ｃ）、マゼンダ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｂ）の４色のフルカラー印刷を行うようにしてもよい。この場合はヘッドユニットを各色ごとに設けても、１つの記録ヘッドに各色のインクジェットヘッドを設けてもよい。
本発明は静電式のインクジェット記録装置に限定されず、各種のインクジェット記録装置のインク中の色材粒子の濃度の測定に利用することも可能である。
本発明は基本的に以上のようなものである。

なお、上記実施形態はいずれも本発明の一例を示したものであり、本発明はこれらに限定されるべきものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更または改良を行ってもよいことは言うまでもない。

本発明の一実施形態に係る静電式インクジェット記録装置の概略全体構成を示す模式図である。図１に示したヘッドユニットの拡大斜視図である。図２に示した記録ヘッドの一実施形態である静電式インクジェットヘッドの概略構成を示す模式図である。（ａ）は図３に示すインクジェットヘッドの概略構成を示す模式的断面図であり、（ｂ）は（ａ）のIV−IV線切断図である。（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、それぞれ図４（ｂ）のＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線およびＣ−Ｃ線矢視図である。図１に示したインク濃度調節手段の一実施形態の概略構成を示した模式図である。図６に示したインク濃度調整手段で使用されるＬＵＴの一例のグラフである。図１に示したインク濃度調整手段の他の実施形態の概略構成を示した模式図である。

符号の説明

１０インクジェット記録装置
１２保持手段
１４搬送手段
１６記録手段
１８溶媒回収手段
２０インク濃度調整手段
２２筐体
２４給紙トレイ
２６フィードローラ
２８排出トレイ
３０搬送ローラ対
３２搬送ベルト
３４ベルトローラ
３６導電性プラテン
３８帯電装置
４０除電装置
４２分離爪
４４ガイド
４６定着ローラ対
４８ヘッドユニット
５０ヘッドドライバ
５２インク循環系
５４位置検出部
５６インクタンク
５８インク供給流路
６０インク回収流路
６２活性炭フィルタ
６４排気ファン
６６、２２０検出部
６８、２３０制御部
７０インク補充部
７２支持部材
７４ａ、７４ｂガイドレール
７６駆動手段
７８記録ヘッド
８０供給サブタンク
８２回収サブタンク
８４、８６サブタンク位置調節機構
８８インク流路
１００インクジェットヘッド
１０４ヘッド基板
１０６インクガイド
１０６ａ先端部分
１０６ｂ基部
１０８絶縁性基板
１１０第１吐出電極
１１２第２吐出電極
１１４ガード電極
１１６ａ、１１６ｂ、１１６ｃ絶縁層
１１８吐出口
１２０浮遊導電板
１２４インク流路
２００ａ発光素子
２００ｂ受光素子
２０２変換手段
２０４、２３２選択手段
２０６濃度制御手段
２０８コンク液供給部
２１０希釈液供給部
２１２濃度検出部
２１４汚れ検出部
２１６、２１８測定部
Ｐ記録媒体

Claims

帯電した色材粒子を含むインクを静電力により記録媒体に向けて吐出する吐出手段と、
前記吐出手段を含む所定の経路で前記インクを循環するインク循環手段と、
当該インク循環手段に設けられたインク物性検出部と、当該インク物性検出部内を循環するインクの物性値を検出する物性値検出手段と、
前記物性値検出手段によって検出された前記インクの物性値からインクの濃度を求める濃度検出手段とを備え、
前記濃度検出手段が、前記インク物性検出部のインクによる汚れに応じてインク濃度を算出することを特徴とするインクジェット記録装置。
前記濃度検出手段が、インクの物性値とインクの濃度との関係を記憶した複数のＬＵＴを有し、前記インク物性検出部のインクによる汚れに応じてＬＵＴを切り替えてインク濃度を算出することを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録装置。
前記濃度検出手段が、インクの物性値からインクの濃度を求める演算式を有し、前記インク物性検出部のインクによる汚れに応じて所定の係数を演算式に適用してインク濃度を算出することを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録装置。
前記濃度検出手段は、インクの物性値からインクの濃度を算出する算出手段と、前記算出手段に算出されたインクの濃度を、前記インク物性検出部のインクによる汚れに応じて補正する補正手段とを有することを特徴とする請求項１に記載のインクジェット記録装置。
前記物性値検出手段は、インクの光学的物性値、磁気的物性値および電気的物性値の少なくとも１つを検出することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のインクジェット記録装置。
さらに、前記濃度検出手段が求めた前記インク濃度に基づいて、前記インク循環手段を循環するインクのインク濃度を調節するインク濃度調整手段とを備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のインクジェット記録装置。