JP2014124824A - インクジェット記録方法、およびインクジェット記録装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像の濃度補正に伴う記録の効率性の低下を抑制することが可能なインクジェット記録方法を提供する。
【解決手段】インクが貯蔵されているインクタンク１１と、インクタンク１１に連通した流路部材１２と、インクタンク１１から流路部材１２を通じて供給されたインクからインク滴を生成して吐出する記録ヘッド１３と、を有するインクジェット記録装置で行われるインクジェット記録方法であって、インクタンク１１内のインクまたは流路部材１２内のインクに光を照射し、該照射に対する後方散乱光の強度を検出する光検出ステップと、光検出ステップで検出した後方散乱光の強度に基づいてインク濃度を算出するインク濃度算出ステップと、濃度算出ステップで算出したインク濃度を用いて、インク滴の吐出により形成される画像の濃度を補正する画像濃度補正ステップと、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、インクジェット記録方法、およびインクジェット記録装置に関する。

インクジェット記録装置は、記録ヘッドに設けられた吐出口からインク滴を吐出することによって、記録媒体に高精細な画像を記録可能な装置である。商業印刷分野で用いられるインクジェット記録装置には、記録の高速性が求められる。そこで、このような用途のインクジェット記録装置には、フルライン型の記録ヘッドが導入されている。フルライン型の記録ヘッドは、多数の吐出口が形成された記録素子基板を複数配置することによって、記録媒体の幅全体に相当する吐出口列を備えている。

記録が高速化すると、単位時間当たりに１つの吐出口から吐出されるインク滴の回数が増加する。すると、記録素子基板で発生する熱が増大し、各記録素子基板の熱不均一化が生じやすくなる。その結果、高温化した吐出口近傍ではインクの蒸発による色材の固着等が発生し、インク滴の不吐出、またはインク滴の液量の不均一化が懸念される。この対策の一つとして、随時吐出口近傍までインクを循環させてインクの固着を防止する方法がある。その他、循環中のインクの温度を一定の温度に保つことでインク滴の液量変化を防ぐ方法がある。

一定の温度でインクを循環させる場合、外気と接触する各吐出口からインク中の水分が蒸発し、循環中のインク濃度が経時的に高くなる可能性がある。すると、画像濃度が変化するおそれがある。そのため、定期的にインク濃度を検知し、インク濃度が変化した場合には画像の濃度を補正する必要が生じる。

特許文献１には、記録媒体上に記録された濃度検知用画像の濃度を、記録ヘッドに設けられた濃度センサーで検知し、検知結果に応じて濃度補正を行うカラー画像形成装置が開示されている。

特開２０１０−１４９８６号公報

特許文献１に記載の装置では、定期的に記録媒体上に濃度検知用画像を記録しなければならない。この濃度検知用画像が記録されている間、本来の記録対象である画像（印刷物）を記録することはできない。そのため、画像濃度の補正が記録の効率を妨げている。

そこで、本発明は、画像の濃度補正に伴う記録の効率性の低下を抑制することが可能なインクジェット記録方法、およびインクジェット記録装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明のインクジェット記録方法は、インクが貯蔵されているインクタンクと、前記インクタンクに連通した流路部材と、前記インクタンクから前記流路部材を通じて供給されたインクからインク滴を生成して吐出する記録ヘッドと、を有するインクジェット記録装置で行われるインクジェット記録方法であって、前記インクタンク内のインクまたは前記流路部材内のインクに光を照射し、該照射に対する後方散乱光の強度を検出する光検出ステップと、前記光検出ステップで検出した前記後方散乱光の強度に基づいてインク濃度を算出するインク濃度算出ステップと、前記濃度算出ステップで算出したインク濃度を用いて、前記インク滴の吐出により形成される画像の濃度を補正する画像濃度補正ステップと、を有する。

上記目的を達成するために本発明のインクジェット記録装置は、インクが貯蔵されているインクタンクと、前記インクタンクに連通した流路部材と、前記インクタンクから前記流路部材を通じて供給されたインクからインク滴を生成して吐出する記録ヘッドと、前記インクタンク内のインクまたは前記流路部材内のインクに光を照射する光照射部と、前記光の照射に対する後方散乱光の強度を検出する光検出部と、前記光検出部で検出された前記散乱光の強度に基づいて前記インクの濃度を算出する演算部と、前記演算部で算出された濃度を用いて、前記インク滴の吐出により形成される画像の濃度を補正する画像処理部と、を有する。

本発明によれば、画像の濃度補正に伴う記録の効率性の低下を抑制することが可能となる。

本発明のインクジェット記録装置の一実施形態を示す図である。 図１に示すインク濃度検出装置の構成を示す図である。 図２に示すインク濃度検出装置によるインク濃度算出動作手順を示すフローチャートである。 図２に示す演算部２３の構成を示すブロック図である。 光検出部２２からの電気信号に示された検出電圧（散乱光の強度）と、インク濃度との関係を示すグラフである。 図１に示すインクジェット記録装置で実施される画像処理の手順を示すフローチャートである。 電気熱変換体に入力される電圧パルスの波形を示すグラフである。 入力画像濃度と出力画像濃度との関係を示すグラフである。 注入装置の構成を示す図である。

図１は、本発明のインクジェット記録装置の一実施形態を示す図である。

図１に示すインクジェット記録装置１では、インクがインクタンク１１に貯蔵されている。このインクは、インクタンク１１に連通した流路部材１２を通じて記録ヘッド１３に供給される。

記録ヘッド１３内を流れたインクは、一旦インクタンク１４に貯蔵され、その後、流路部材１５を通じてインクタンク１１に戻る。これにより、インクは、インクタンク１１、流路部材１２、記録ヘッド１３、インクタンク４、流路部材１５で構成された循環経路に沿って循環する。流路部材１５の途中にはインクの温度を一定に保つために冷却部１６が設けられている。インクジェット記録装置１では、インクタンク１１とインクタンク１４との間に水頭差をもたせることでインクを循環させている。

本実施形態では、インクを一定の温度に保って循環することによって、吐出口１３２の近傍におけるインクの固着等を防いでいる。

記録ヘッド１３は、電圧パルスの入力により発熱する電気熱変換体（不図示）が搭載されたヒータボード１３１を備えている。電気熱変換体の発熱によりインクが加熱され、その結果、インク滴が生成される。生成されたインク滴は、電気熱変換体に対向する位置に形成された吐出口１３２から吐出される。

本実施形態では、インクタンク１１の近傍にはインク濃度検出装置２０が配置されている。なお、インクジェット記録装置１には、上述したインクタンク１１、記録ヘッド１３、及びインク濃度検出装置２０等は、インクの色数に応じて設けられている。

インク濃度検出装置２０は、インクに光を照射し、その照射に対する散乱光の強度に基づいてインク濃度を算出する装置である。例えば、インクが顔料インクの場合、光が顔料インクに照射されると、顔料粒子によって光の散乱が生じる。散乱光の強度は粒子数に比例する。すなわち、インクの濃度が高くなるにつれて散乱光の強度は増加する傾向となる。そこで、インクに光を照射したときの散乱光の強度とインク濃度とをインク色毎に関連づけたデータを用いることで、濃度検知用の画像を記録することなく、インク濃度を検出することが可能となる。
以下、インク濃度検出装置２０の構成および動作について詳しく説明する。

図２は、図１に示すインク濃度検出装置の構成を示す図である。図３は、図２に示すインク濃度検出装置によるインク濃度算出動作手順を示すフローチャートである。

図２に示すように、本実施形態のインク濃度検出装置は、光照射部２１と、光検出部２２と、演算部２３と、を有する。

光照射部２１は、後述する画像処理部１０（図４参照）の指示に従ってインクタンク１１内のインクに光を照射する（ステップＳ１１）。照射光には、半導体レーザー、またはＬＥＤ（Light Emitting Diode）が好適であるが、他の光源を用いてもよい。

光検出部２２は、光照射部２１の照射に対する散乱光を受光する（ステップＳ１２）。光検出部２２は、散乱光の強度を検出可能なフォトダイオード等から構成されている。顔料インクの濃度が濃い場合、顔料粒子によって生じる散乱光は、その受光方向によって強度が大きく変わる。例えば、前方散乱光（透過光）を検出することは非常に困難である。また、流路部材１２を流れるインクに光を照射する場合、流路部材１２の内部に近づく程流速は大きくなり、流路部材１２の壁付近では流速は小さくなる。流路部材１２の内部ではその流速によって光散乱が不安定となるので、散乱光の検出が困難になる。従って、流路部材内のインクに光を照射し、精度良く散乱光を受光する為には、照射光に対して壁付近で散乱する光をインクタンクに対して後方側（照射光側）で受光する、即ち、後方散乱光を受光する必要がある。

図２に示すように、光照射部２１の照射光の入射角（入射面１１ａに直交する線と光軸とのなす角度）をθとした場合、後方散乱光を感度よく受光するためには光検出部２２の受光範囲（角度）は２θ未満とすることが望ましい。受光範囲が２θ以上になると反射光が後方散乱光に混ざってしまい検出感度が劣る。なお、角度θは３０°より大きく７５°より小さいことが好ましい。さらに、測定精度を高めるために、光検出部２２の位置は、入射面１１ａに対して９０度となる位置で受光することが好ましい（図２参照）。

さらに、光照射部２１の照射光の波長領域が、インクの吸収ピークの波長領域に対して±５０ｎｍ拡げた領域であると、インク濃度に対応した散乱光をより高精度に受光することができる。インク濃度の変化に対応する散乱光の強度変化は、吸収ピーク領域で最も顕著になるからである。例えば、シアンインクの場合、吸収ピークの波長領域は６００〜６５０ｎｍである。そのため、光照射部２１の照射光の許容波長領域を５５０〜７００ｎｍに限定すると、光検出部２２は、インク濃度に対応した散乱光の強度を高精度に受光することができる。

光検出部２２は、受光した光の強度を電気信号に変換する。この電気信号は、演算部２３に入力される。演算部２３は、その電気信号に示された検出電圧を用いてインク濃度を算出する（ステップＳ１３）。

図４は、図２に示す演算部２３の構成を示すブロック図である。

演算部２３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２３１の他に、記憶部２３２、入出力チャンネル２３３、入力部２３４、および出力部２３５等を備えたコンピュータである。入出力チャンネル２３３には、Ａ／Ｄコンバータ２３６、Ｄ／Ａコンバータ２３７、増幅器（非表示）等のアナログ−デジタル変換回路が接続されている。ＣＰＵ２０１は、記憶部２３２に格納された所定のプログラムに従って動作する。

ＣＰＵ２０１は、光検出部２２からの電気信号を受け付ける受付部３０１と、受付部３０１を介して入力された電気信号に基づいてインク濃度を算出する算出部３０２と、を有する。光検出部２２の検出電圧（散乱光の強度）と、インク濃度とは、図５に示すように互いに対応している。そのため、算出部３０２は、これらを関連付けた濃度データに基づいてインク濃度を算出する。すなわち、算出部３０２は、この濃度データを用いて散乱光の強度をインク濃度に換算している。この濃度データは、予め作成され、記憶部２３２に格納されている。

演算部２３は、算出したインク濃度を、装置本体に設けられた画像処理部１０（図４参照）に送る。画像処理部１０は、演算部２３からのデータを用いて画像の濃度を補正する。

なお、上述したインク濃度検出装置２０は、インクタンク１４の近傍に配置されていてもよいし、流路部材１２の近傍に配置されていてもよい。しかし、流路部材内を流れているインクよりもインクタンク内で静止したインクのほうが後方散乱光の強度を安定的に検出できる。そのため、インク濃度検出装置２０は、インクタンク１１またはインクタンク１４の近傍に設置することが好ましい。

インクタンク１１、１４または流路部材１２において、光照射部２１の照射光の透過率が低いと、照射光がインクまで届かず、光検出部２２が散乱光を受光できない可能性がある。そのため、インクタンク１１、１４または流路部材１２に用いられる材料は、光照射部２１から照射される光の透過率が９０％以上の特性を有することが望ましい。

さらに、循環中のインクは、吐出口１３２など大気と連通している部分がある為、流路部材１２内に気胞が生じる可能性がある。この気胞が光照射部２１の光の照射箇所に存在すると、散乱光の散乱状態（散乱強度の角度分布）が変化し、光検出部２２がインク濃度に対応した後方散乱光を精度よく受光できないことが想定される。そこで、インクタンク１１、１４または流路部材１２において、光が照射され、かつインクと接する内面に親水化処理を施すことが望ましい。親水化処理を施すことで選択的に液体が内面に近づきやすくなるので、気泡の付着を防止できる。具体的には、インクタンク１１、１４または流路部材１２の材料に静的接触角が３０°以下の部材を用いるか、または静的接触角が３０°以下になる親水化処理を施す。親水化処理の方法には、インクタンク１１、１４または流路部材１２の材料がアルミニウム、ステンレス鋼、金属、ポリイミド系、またはポリエチレン系樹脂のいずれかの場合、酸素プラズマを照射して親水性官能基を付着させる処理がある。その他、界面活性剤で部材表面をコーティング処理することで、部材の静的接触角を３０°以下の範囲内にすることもできる。

上述したインク濃度算出動作では、光照射部２１は、予め定められた周期で光を照射し、その都度、演算部２３が光検出部２２で検出された散乱光の強度に基づいてインク濃度を算出する。上記周期が短いほどインク濃度の変化を迅速に検出することが可能となる。

次に、画像処理部１０による画像処理動作について説明する。

図６は、図１に示すインクジェット記録装置で実施される画像処理の手順を示すフローチャートである。

画像信号データが画像処理部１０に入力されると、画像処理部１０は、インク濃度検出装置２０に上述したインク濃度検出動作を開始するように指示する（ステップＳ２１）。続いて、画像処理部１０は、画像の拡大縮小処理を実行する（ステップＳ２２）。ユーザーによって画像の拡大が指定されている場合、または２ページを１枚の紙に割り当てるような縮小印刷が指定されている場合に、画像処理部１０は、画像の倍率をその所望の倍率に変換する。変換方法には、バイキュービック、ニアレストネイバーなどの方法がある。

次に、画像処理部１０は、標準色空間の画像信号データを、記録装置固有の画像信号データに変換する色変換処理を実行する（ステップＳ２３）。この変換は、いわゆる色域写像（ガマットマッピング）と呼ばれる変換（色域写像色変換）である。一般に、デジタルカメラなどで撮像された画像信号データは、本実施形態のインクジェット記録装置１０で表現するＲＧＢ（Red Green Blue）ではなく標準色空間の値として表される。標準色空間としては、ＩＥＣ（Inter Electrotechnical Commission）により定められたｓＲＧＢ（standard RGB）やＡｄｏｂｅＳｙｓｔｅｍｓ社により提唱されているＡｄｏｂｅＲＧＢなどが知られている。本実施形態では、画像処理部１０は、ルックアップテーブルを用いてこの変換を行う。なお、変換方法としては、マトリクス演算方式を用いることもできる。

次に、画像処理部１０は、固有の画像信号データを、インクジェット記録装置１で使用されるシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）のインク色データへ変換する色分散処理を実行する（ステップＳ２４）。この変換も上述した色変換処理処理（ステップＳ２３）と同様の方式を用いることができる。

次に、画像処理部１０は、上述した演算部２３で算出されたインク濃度に基づいて画像濃度補正処理を行う（ステップＳ２５）。以下、画像濃度補正処理の内容について詳しく説明する。

画像処理部１０は、演算部２３で算出されたインク濃度を、予め定められた基準値と比較し、その比較結果に基づいてインク滴の一滴当たりの液量を調整する。具体的には、画像処理部１０は、一滴当たりの液量を下記の数式１を用いて算出する。下記の数式１において、Ｑ１は、基準値に対応する一滴当たりの液量（元々の液量）を示す。Ｃ１は、インク濃度の基準値を示す。Ｃ２は、演算部２３で算出されたインク濃度を示す。例えば、Ｑ１が３（ｐｌ）、Ｃ１＝１（％）、Ｃ２＝２（％）の場合、すなわちインク濃度が２倍になった場合、一滴当たりの液量Ｑ２は１．５（ｐｌ）に変更される。

以下に、一滴当たりの液量を調整する２つの方法について説明する。

まず、第１の方法について説明する。

上述したように、記録ヘッド１３のヒータボード１３１には、電圧パルスの入力により発熱する電気熱変換体（不図示）が設けられている。この電圧パルスのパルス幅を変化させることにより、電気熱変換体の発熱量を制御し一滴当たりの液量を調整する。

図７は、電気熱変換体に入力される電圧パルスの波形を示すグラフである。図７において、ＶＯＰは電圧パルスの電圧ピーク値を示す。Ｐ１は、複数の分割された電圧パルスのうち、最初のパルス（以下、プレヒートパルスという）のパルス幅を示す。Ｐ２は、インターバルタイムを示す。Ｐ３は、２番目のパルス（以下、メインヒートパルスという）のパルス幅を示す。Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３はＰ１，Ｐ２，Ｐ３を決めるための時間を示している。電圧ＶＯＰの値は、電気熱変換体の面積、抵抗値、および膜構造と、記録ヘッド１３の構造によって決まる。本実施形態では、Ｐ１、Ｐ３の順に電圧パルスが電気熱変換体に入力される。プレヒートパルスは、主にヒータボード１３１内のインク温度を制御するためのパルスである。このプレヒートパルスのパルス幅は、電気熱変換体の発熱によってインク中に発泡現象が生じないような値に設定される。

インターバルタイムは、プレヒートパルスとメインヒートパルスが相互干渉しないように一定時間の間隔を設けるためと、ヒータボード１３１内のインクの温度分布を均一化するために設けられる。メインヒートパルスは、インク中に発泡を生じさせ、吐出口１３２よりインク滴を吐出させるためのパルスである。

上述したプレヒートパルス、インターバルタイムの、およびメインヒートパルスをそれぞれ変化させることで、一滴当たりの液量を調整することができる。

次に、第２の方法について説明する。

電気熱変換体に入力される電圧パルスの電圧ピーク値を変更することにより、一滴当たりの液量を調整することができる。インクジェット記録装置１では、電気熱変換体の発熱によって気泡が生じ、その気泡によりインク滴が吐出される。そのため、気泡の大きさがインク滴の液量に影響する。気泡の大きさは、電圧パルスの電圧ピーク値とパルス幅とにより変化させることができる。

電圧ピーク値を高くしてパルス幅を小さくした場合、電気熱変換体からインクに熱が伝わる時間が短くなり、一滴当たりの液量が少なくなる。これは、高温で加熱されて発泡に寄与するインク層（高温層）の厚みが薄くなるためである。したがって、画像濃度補正のために一滴当たりの液量を少なくする場合には、電圧ピーク値が高くてパルス幅が小さい電圧パルスが電気熱変換体に入力される。反対に、一滴当たりの液量を多くする場合には、電圧ピーク値が低くてパルス幅が長い電圧パルスが電気熱変換体に入力される。

上記のようにして一滴当たりの液量が調整された後、画像処理部１０は、２値化処理を実行する（ステップＳ２６）。その後、記録ヘッド１３によるインク滴吐出動作（記録動作）が実行される。

画像濃度補正処理（ステップＳ２６）では、インク濃度に応じて一滴当たりの液量を変更する方法の代わりに所定の位置に吐出するインク滴の数を変更する方法を採用してもよい。以下、この方法について説明する。

図８は、入力画像濃度と出力画像濃度との関係を示すグラフである。図８において、横軸は、画像処理部１０に入力される画像信号データの濃度を示す入力画像濃度を示す。一方、縦軸は、記録ヘッド１３が形成する画像データの濃度を示す出力画像濃度を示す。インク濃度が基準値の場合、画像処理部１０は、図８に示す直線Ｌ１を用いて入力画像濃度を出力画像濃度に変換する。しかし、インク濃度が基準値よりも高くなると、入力画像濃度と出力画像濃度との関係は、図８に示すように直線Ｌ１から曲線Ｌ２に変化する。すると、出力画像濃度全体が直線Ｌ１で変換する場合に比べて高くなってしまう。そこで、演算部２３で算出されたインク濃度が基準値よりも高い場合、画像処理部１０は、図８に示す曲線Ｌ３を用いて入力画像濃度を出力画像濃度に換算する。その後、画像処理部１０は、出力画像濃度に対応付けて記録位置におけるインク滴の数（単位時間当たりのインク滴の吐出回数）を設定する。記録ヘッド２３は、設定された数のインク滴を吐出する。例えば、インク濃度が基準値に比べて２倍になった場合、ある位置に吐出されるインク滴の数は、二滴から一滴に変更される。

さらに、画像濃度補正処理（ステップＳ２６）では、インク濃度に応じて一滴当たりの液量を変更する方法の代わりにインクタンク内または流路部材内に水を注入する方法を採用してもよい。以下、水の注入方法について説明する。

画像処理部１０は、下記の数式２を用いて水の注入量を算出する。下記の数式２において、Ｃ１は、インク濃度の基準値を示す。Ｃ２は、演算部２３で算出されたインク濃度を示す。Ｖ１は、インクタンク１１内のインクの残量を示す。厳密には、インクは、インクタンク１１だけでなく流路部材１２にも残っている。しかし、インクタンク１１内のインクの残量は、流路部材１２における残量に比べて非常に多い。そのため、本実施形態では、インクタンク１１内におけるインクの残量を用いる。このインクの残量は、例えば、重量計上にインクタンク１１を配置させることで把握することができる。

例えば、Ｃ１が２．０（％）であり、Ｃ２が２．５（％）であり、Ｖ１が１（ｋｇ）であった場合、水の注入量Ｖ２は０．２５（ｋｇ）となる。画像処理部１０は、図８に示す注入装置３０に対して注入量Ｖ２の水を注入させる。以下、図９を参照して注入装置３０について説明する。図９は、注入装置の構成を示す図である。

図９に示す注入装置３０では、容器３１に水が収容されている。この水は、注入調節部３２によって、流路部材１２内に注入される。容器３１の水がなくなると、ポンプ３３から水が継ぎ足される。

注入調節部３２が一度に多量の水を流路部材１２に注入すると、インクと水との混合がスムーズに進まず、濃度を安定させるために撹拌等の動作が必要になる場合がある。インク濃度が大きく上昇して水の注入量が多くなる場合には、特に濃度不安定化が顕著になる。そのため、注入調節部３２が水を段階的に少量ずつ流路部材１２に注入することが望ましい。具体的には、単位時間当たりの水の注入量が、インクジェット装置１内におけるインクの残量の１／１０以下であることが望ましい。例えば、インクタンク１１におけるインクの残量が１ｋｇであり、注入する水の量が０．２５ｋｇとなった場合、注入調節部３２は、毎分０．１ｋｇ以下の量の水を流路部材１２に注入する。

本発明では、注入装置３０は、インクタンク１１よりも流路部材１２へ水を注入することが望ましい。流路部材１２では、インクがインクタンク１１に比べて流動することによって、水が比較的に速く拡散して濃度が安定しやすくなるからである。

図９に示す注入装置３０は段階的に水を注入する機能を備えた装置であればよい。例えば、注入装置３０にはシリンジポンプなどが適用される。

以下に、本発明で使用可能なインクの種類に関して説明する。

本発明では、顔料粒子で着色した顔料インクであることが好ましい。下記に色材及び、インクに添加する機能材料について説明する。

まず、色材について説明する。

本発明では、色材には無機顔料または有機顔料を用いることができる。具体的にはカラーインデックスナンバーで表される顔料を用いることができる。また、黒色顔料としては、カーボンブラックを用いることが望ましい。インク中の顔料の含有量は、インク全質量に対し０．５質量％以上１５．０質量％以下であることが望ましく、１．０質量％以上１０．０質量％以下であることがよりより望ましい。

次に顔料分散剤について説明する。

本発明では、顔料を分散させる顔料分散剤には、親水性部と疎水性部とを併せ持つ水溶性の分散剤を用いることが望ましい。特に、少なくとも親水性のモノマーと疎水性のモノマーとを含んで共重合させた樹脂からなる顔料分散剤が望ましい。顔料と分散剤との比率については、顔料が１に対して分散剤が０．１〜３の範囲であることが望ましい。

本発明では、分散剤を用いず、顔料自体を表面改質して分散可能としたいわゆる自己分散性顔料を用いてもよい。

なお、本発明で用いられるインクの成分には、画像品位および定着性の向上に効果がある樹脂微粒子が含まれていてもよい。樹脂微粒子は反応剤と凝集することにより、色材も含んだ形で増粘し、色混ざり等を防止し、高発色を達成できるようになる。

さらに、本発明で用いられるインクの成分には、界面活性剤、ｐＨ調整剤、防錆剤、防腐剤、防黴剤、酸化防止剤、還元防止剤、水溶性樹脂およびその中和剤、粘度調整剤など種々の添加剤が含まれていてもよい。

本発明では、染料インクを用いる場合、上記樹脂微粒子の中でも粒子として散乱を発生するものを添加する必要がある。これにより染料インクも用いることができる。

上述したように、本実施形態のインクジェット装置では、濃度検知用画像を記録することなく、記録動作に並行して装置内のインク濃度を測定し、画像の濃度を補正することが可能となる。よって、画像の濃度補正に伴う記録の効率性の低下を抑制することが可能となる。

以下に、本発明の実施例を示す。

インク濃度検知装置２０において、光照射部２２の照射光は、発振波長が６６０ｎｍである半導体レーザー（ＧＨ０６５１０Ｆ４Ａ、シャープ株式会社製）である。光検出部２２は、フォトダイード（型番Ｓ５６２７−０１、浜松ホトニクス製）で構成されている。

光照射部２２は、照射光の入射角θ（図２参照）が４５°になる位置に配置されている。光検出部２２は、散乱光の受光位置が入射面１１ａに対して９０度となるように配置されている。

インクタンク１における照射光の照射箇所には、静的接触角が３０°になるように親水処理が施されている。流路部材１２には、注入措置３０（図９参照）が取り付けられている。注入措置３０は、シリンジポンプ３５型ＴＥ−３５（ＴＥＲＵＭＯ株式会社製）である。

使用インクは、インク濃度（色材濃度）が２％のシアンインク（色材の吸収ピーク：６００〜６５０ｎｍ）を調合した顔料インクである。

インクジェット記録装置１では、下記のパターン１またはパターン２の環境化でインクを循環させた。

（パターン１）
流路部材１２内のインク温度が２５℃であり、循環時間は５時間である。

（パターン２）
流路部材１２内のインク温度が５０℃であり、循環時間は５時間である。

パターン１及びパターン２において、循環を開始してから５時間後にインク濃度検出装置２０でインク濃度を測定した結果及び、その際のインクタンク１１の重量を下記の表１に示す。

各パターンの環境化において下記の実施例１〜３及び比較例１〜４の条件で記録ヘッド１３が画像を記録媒体に形成した。記録ヘッド１３のノズル密度は、１２００ｄｐｉ（dot per inch）である。記録ヘッド１３は、記録媒体における１０ｃｍ×１０ｃｍの記録範囲内において１２００ｄｐｉの最小単位面積である２１．１５μｍ×２１．１５μｍ（１画素）に１つのインク滴を吐出する。

（実施例１）
実施例１では、パターン１の環境化でインクを循環させる。さらに、画像処理部１０は、演算部２３で算出されたインク濃度に応じてインク滴の液量を調整することによって画像濃度を補正する。

（実施例２）
実施例２では、パターン１の環境化でインクを循環させる。さらに、画像処理部１０は、演算部２３で算出されたインク濃度に応じて、インク滴の数を調整することによって画像濃度を補正する。

（実施例３）
実施例３では、パターン２の環境化でインクを循環させる。さらに、画像処理部１０は、演算部２３で算出されたインク濃度に応じて注入装置３０から水を注入させることによって、画像濃度を補正する。具体的には、インク濃度の基準値が２．０％、演算部２３で算出されたインク濃度が２．５％、インクタンク１１におけるインクの残量が０．６ｋｇであるので、水の注入量は０．１５ｋｇとなる（数式２参照）。注入装置３０は、毎分０．０６ｋｇのペースで流路部材１２内に水を注入する。

（比較例１）
比較例１では、パターン１の環境化でインクを循環させ、画像処理部１０による画像濃度補正が行われることなく記録ヘッド１３が画像を形成する。

（比較例２）
比較例２では、パターン２の環境化でインクを循環させ、画像処理部１０による画像濃度補正が行われることなく記録ヘッド１３が画像を形成する。

（比較例３）
比較例３では、パターン１の環境化でインクを循環させる。画像処理部１０は、演算部２３で算出されたインク濃度に応じてインク滴の液量を調整することによって画像濃度を補正する。但し、光照射部２２の照射光は、発振波長が７８５ｎｍの半導体レーザー（ＧＨ０７８１５Ｄ２Ｋ、シャープ株式会社製）である。

（比較例４）
比較例４では、パターン２の環境化でインクを循環させる。さらに、画像処理部１０は、演算部２３で算出されたインク濃度に応じて注入装置３０から水を注入させることによって、画像濃度を補正する。注入装置３０は、毎分０．０７ｋｇのペースで流路部材１２内に水を注入する。

上述した実施例１〜３及び比較例１〜４において、インクの循環開始直後に形成した画像と、５時間後に形成した画像とについて画像濃度差ΔＥを測定した。測定機器には、スペクトロリノ（グレタグマクベス社製）を用いた。測定結果を表２に示す。

上記の表２において、「○」は画像濃度差ΔＥが０．８未満であることを示す。「△」は、画像濃度差ΔＥが０．８〜２．０の範囲内であることを示す。「×」は、画像濃度差ΔＥ２．０以上であることを示す。

実施例１、２、及び３では、インクの循環開始直後に形成した画像と、５時間後に形成した画像との間で画像濃度差ΔＥがほとんどない。一方、比較例１、２では、画像処理部１０による画像濃度補正が行われていないため、画像濃度差ΔＥが実施例１〜３に比べて大きい。

比較例３では、光照射部２２の照射光の波長が、シアンインクの吸収ピークの波長領域に対して±５０ｎｍ拡げた領域内に含まれていない。そのため、光検出部２２による散乱光の受光感度が低くなり、演算部２３によるインク濃度の算出が正確性に欠けている。その結果、画像濃度差ΔＥは、比較例１、２に比べて小さいものの実施例１、２に比べて大きい。

比較例４では、毎分の水の注入量がインクタンク１１におけるインクの残量の１／１０以上となっている。そのため、注入された水とインクとの混合がスムーズに進まないことからインク濃度が安定するのに時間がかかる。そのため、画像濃度差ΔＥは、比較例１、２に比べて小さいものの実施例１、２に比べて大きい。

以上、上述したインクジェット記録装置１を用いることで、濃度検知用画像を記録することなく、記録動作に並行して装置内のインク濃度を測定し、画像濃度を補正することが可能となる。よって、画像の濃度補正に伴う記録の効率性の低下を抑制することが可能となる。

１１ インクタンク
１２ 流路部材
１３ 記録ヘッド

Claims (12)

1. インクが貯蔵されているインクタンクと、前記インクタンクに連通した流路部材と、前記インクタンクから前記流路部材を通じて供給されたインクからインク滴を生成して吐出する記録ヘッドと、を有するインクジェット記録装置で行われるインクジェット記録方法であって、
   前記インクタンク内のインクまたは前記流路部材内のインクに光を照射し、該照射に対する後方散乱光の強度を検出する光検出ステップと、
   前記光検出ステップで検出した前記後方散乱光の強度に基づいてインク濃度を算出するインク濃度算出ステップと、
   前記濃度算出ステップで算出したインク濃度を用いて、前記インク滴の吐出により形成される画像の濃度を補正する画像濃度補正ステップと、
   を有するインクジェット記録方法。
2. 前記インク濃度算出ステップにおいて、前記後方散乱光の強度と、前記インク濃度との関係を示すデータを予め作成し、作成したデータを用いて前記後方散乱光の強度を前記インク濃度に換算する、請求項１に記載のインクジェット記録方法。
3. 前記画像濃度補正ステップにおいて、算出された前記インク濃度に応じて、前記インク滴の一滴当たりの液量を調整する、請求項１または２に記載のインクジェット記録方法。
4. 前記記録ヘッドは、電圧パルスの入力により発熱して前記インクを加熱することによって前記インク滴を生成し、
   前記画像濃度補正ステップにおいて、算出された前記インク濃度に応じて、前記電圧パルスのパルス幅または電圧ピーク値を変化させる、請求項３に記載のインクジェット記録方法。
5. 前記画像濃度補正ステップにおいて、算出された前記インク濃度に応じて、所定の位置に吐出する前記インク滴の数を変更する、請求項１または２に記載のインクジェット記録方法。
6. 前記画像濃度補正ステップにおいて、算出された前記インク濃度に基づいて前記インクタンクまたは前記流路部材に注入する水の量を算出し、算出した量の水の注入により前記画像の濃度を補正する、請求項１または２に記載のインクジェット記録方法。
7. 単位時間当たりの前記水の注入量が、前記インクの残量の１／１０以下である、請求項６に記載のインクジェット記録方法。
8. 前記インクタンクと、前記記録ヘッドと、前記流路部材とを含む循環経路に沿って前記インクを循環させながら、前記光検出ステップ、前記インク濃度算出ステップ、および前記画像濃度補正ステップを行う、請求項１から７のいずれか１項に記載のインクジェット記録方法。
9. 前記光検出ステップにおいて、照射光の許容波長領域が、前記インクの吸収ピークの波長領域に対して±５０ｎｍ拡げた領域である、請求項１から８のいずれか１項に記載のインクジェット記録方法。
10. インクが貯蔵されているインクタンクと、
    前記インクタンクに連通した流路部材と、
    前記インクタンクから前記流路部材を通じて供給されたインクからインク滴を生成して吐出する記録ヘッドと、
    前記インクタンク内のインクまたは前記流路部材内のインクに光を照射する光照射部と、
    前記光の照射に対する後方散乱光の強度を検出する光検出部と、
    前記光検出部で検出された前記後方散乱光の強度に基づいて前記インクの濃度を算出する演算部と、
    前記演算部で算出された濃度を用いて、前記インク滴の吐出により形成される画像の濃度を補正する画像処理部と、
    を有するインクジェット記録装置。
11. 前記インクタンクまたは前記流路部材に用いられる材料が、前記光の透過率が９０％以上の特性を有する、請求項１０に記載のインクジェット記録装置。
12. 前記インクタンクまたは前記流路部材において、前記光が照射され、かつ前記インクと接する内面の静的接触角が３０°以下になっている、請求項１０または１１に記載のインクジェット記録装置。

Images