(57)【要約】【課題】吐出液濃度を測定して吐出液の濃縮の度合いを高精度に検知することができ、かつ、装置構造が単純な液体吐出装置を提供する。【解決手段】吐出液を貯蔵するタンクと、吐出液を吐出する液体吐出ヘッドと、タンクと液体吐出ヘッドを接続する流路部材と、を有する液体吐出装置において、測定対象の無機イオンを含む水系の吐出液を使用し、タンク、液体吐出ヘッド及び流路部材の内の少なくとも１か所に測定対象の無機イオンを検出するイオン電極を設ける。測定対象の無機イオンは、Ｋ+、Ｎａ+、Ａｇ+、Ｐｂ2+、Ｃｄ2+、Ｃｕ2+、Ｃａ2+、Ｈｇ2+、Ｃｌ-、Ｂｒ-、Ｉ-、ＳＣＮ-、ＣＮ-、Ｓ2-、Ｆ-、ＮＯ3-、ＣＯ2-及びＳＯ42-からなる群から選ばれた１種以上の無機イオンとする。【選択図】            図３
2017144652.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象の無機イオンを含む水系の吐出液を貯蔵するタンクと、前記吐出液を吐出する液体吐出ヘッドと、前記タンクと前記液体吐出ヘッドを接続する流路部材と、を有する液体吐出装置であって、
前記タンク、前記液体吐出ヘッド及び前記流路部材の内の少なくとも１か所に設けられて前記測定対象の無機イオンを検出するイオン電極を備え、
前記測定対象の無機イオンは、Ｋ+、Ｎａ+、Ａｇ+、Ｐｂ2+、Ｃｄ2+、Ｃｕ2+、Ｃａ2+、Ｈｇ2+、Ｃｌ-、Ｂｒ-、Ｉ-、ＳＣＮ-、ＣＮ-、Ｓ2-、Ｆ-、ＮＯ3-、ＣＯ2-及びＳＯ42-からなる群から選ばれた１種以上の無機イオンであることを特徴とする液体吐出装置。
【請求項２】
前記イオン電極は、前記タンク及び前記流路部材の少なくとも１か所に設けられている請求項１に記載の液体吐出装置。
【請求項３】
前記液体吐出ヘッドから前記タンクに前記吐出液を回収する回収用の流路部材と、
前記タンク、前記流路部材、前記液体吐出ヘッド及び前記回収用の流路部材を経て前記タンクに前記吐出液を循環させる循環手段と、
をさらに有する請求項１または２に記載の液体吐出装置。
【請求項４】
前記タンクの内部の前記吐出液を撹拌する撹拌手段を備え、
前記イオン電極は前記タンクに設けられ、
前記イオン電極を用いて前記測定対象の無機イオンの濃度の測定を行うときに前記撹拌手段を動作させる、請求項１または３に記載の液体吐出装置。
【請求項５】
前記イオン電極を用いて前記測定対象の無機イオンの濃度の測定を行うときに前記循環手段を動作させる、請求項３に記載の液体吐出装置。
【請求項６】
前記吐出液のｐＨが７．０以上であって前記吐出液がｐＨについての緩衝能を有する、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
【請求項７】
前記吐出液は色材として少なくとも顔料を含有し、前記測定対象の無機イオンは、Ｎａ+、Ａｇ+、Ｃａ2+、ＮＯ3-及びＳＯ42-からなる群から選ばれた１種以上の無機イオンである、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
【請求項８】
前記吐出液は色材として少なくとも染料を含有し、前記測定対象の無機イオンは、Ａｇ+、Ｃａ2+及びＮＯ3-からなる群から選ばれた１種以上の無機イオンである、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の液体吐出装置。
【請求項９】
測定対象の無機イオンを含む水系の吐出液を貯蔵するタンクと、前記吐出液を吐出する液体吐出ヘッドと、前記タンクと前記液体吐出ヘッドを接続する流路部材と、を有する液体吐出装置を管理する管理方法であって、
前記タンク、前記液体吐出ヘッド及び前記流路部材の内の少なくとも１か所において、前記測定対象の無機イオンを検出するイオン電極を用いて前記吐出液における測定対象の無機イオンの濃度を測定する工程を有し、
前記測定対象の無機イオンは、Ｋ+、Ｎａ+、Ａｇ+、Ｐｂ2+、Ｃｄ2+、Ｃｕ2+、Ｃａ2+、Ｈｇ2+、Ｃｌ-、Ｂｒ-、Ｉ-、ＳＣＮ-、ＣＮ-、Ｓ2-、Ｆ-、ＮＯ3-、ＣＯ2-及びＳＯ42-からなる群から選ばれた１種以上の無機イオンであることを特徴とする管理方法。
【請求項１０】
前記液体吐出装置の外部から、前記測定対象の無機イオン濃度が既知である液体を充填し、前記イオン電極を校正する工程をさらに有する、請求項９に記載の管理方法。
【請求項１１】
前記測定する工程で得られた濃度が所定値を超えた場合に、前記液体吐出装置内の前記吐出液を排出する工程を有する、請求項９または１０に記載の管理方法。
【請求項１２】
前記測定する工程で得られた濃度が所定値を超えた場合に、前記液体吐出ヘッドから前記吐出液を被記録媒体に吐出するときの単位面積あたりの吐出量を減少させる工程を有する、請求項９または１０に記載の管理方法。
【請求項１３】
前記測定する工程で得られた濃度が所定値を超えた場合に、前記液体吐出装置の内部の前記吐出液に対して水を含む液体を混合する工程を有する、請求項９または１０に記載の管理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体吐出装置とその管理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体吐出装置では、液体吐出ヘッドから記録液などの液体を吐出することにより被記録媒体に向けて液滴を飛翔させ、この液滴を付着させることにより被記録媒体上に記録を行う。吐出する液体としては、記録に用いる成分を例えば水などの溶媒に溶解させたり分散させたものが用いられる。以下、被記録媒体に付与すべき成分を含んで液体吐出ヘッドから吐出される液体のことを吐出液と呼ぶ。液体吐出装置は、一般に、吐出液を貯蔵するタンクと、吐出口を備えた液体吐出ヘッドと、タンクと液体吐出ヘッドとを接続して液体が通過する流路部材と、を備えている。例えば液体吐出装置の一例であるインクジェット記録装置は、吐出液である記録液を貯蔵するタンクと、液体吐出ヘッドであるインクジェット記録ヘッドと、これらを接続する流路部材と、を備え、吐出口から記録液を吐出する。記録液は染料や顔料などを溶媒に溶解させたり分散させたものである。インクジェット記録ヘッドにおいてタンクや流路部材から水やその他の溶媒などの揮発成分が記録液から蒸発すると、記録液における染料や顔料の濃度が濃くなり、その結果、被記録媒体上に形成された記録すなわち画像の品質が低下することがある。このようなタンクや流路部材からの溶媒等の蒸発に伴う記録品位の低下は、インクジェット記録装置以外の液体吐出装置においても一般的に起こり得ることである。
【０００３】
液体吐出装置においては溶媒等の蒸発による吐出液濃度の変化に対応するために、吐出液の濃度を定期的に検知し、濃度が変化した場合には、記録されるべき画像等の濃度を補正することが必要となる。例えば特許文献１には、インクジェット記録装置において、記録液に光照射を行い、得られた後方散乱光に基づいて記録液濃度を算出することが提案されている。記録液に赤外光などの光を照射し、透過光量から濃度を検出することも古くから提案されている。また特許文献２には、イオン選択性トランジスタからなるイオンセンサをインクジェット記録ヘッドの吐出口近辺に配置し、記録液内での染料分子の会合状態を検知することが開示されている。特許文献２に記載のものでは、染料分子の会合状態に応じて記録液の粘性が変化すると考えられるから、それに応じてインクジェット記録ヘッドに供給する駆動パルスの時間幅を制御している。なお特許文献２に記載の技術は、溶媒などの蒸発による記録液濃度の変化の課題を解決するためものではなく、記録液濃度の測定を直接の目的とするものでもない。またイオン選択性トランジスタを用いるので、測定精度や汎用性に難がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１２４８２４号公報
【特許文献２】特開２０００−３４３６９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１などに記載されるように光学的な手段によって吐出液の濃度を検知する場合には、光の照射部と検出部とが必要となって装置構成が複雑になるとともに、装置コストが上昇する。また、特定の光学特性を有する物質を吐出液中に添加する必要があるから、例えば色材を添加しない透明インクあるいはクリアインクが吐出液であるときには、吐出液濃度を検知することが困難になるか、あるいは精度が低下する。
【０００６】
本発明の目的は、吐出液濃度を測定して記録液の濃縮の度合いを高精度に検知することができ、かつ、装置構造が単純な液体吐出装置と、そのような液体吐出装置における管理方法とを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の液体吐出装置は、測定対象の無機イオンを含む水系の吐出液を貯蔵するタンクと、吐出液を吐出する液体吐出ヘッドと、タンクと液体吐出ヘッドを接続する流路部材と、を有する液体吐出装置であって、タンク、液体吐出ヘッド及び流路部材の内の少なくとも１か所に設けられて測定対象の無機イオンを検出するイオン電極を備え、測定対象の無機イオンは、Ｋ+、Ｎａ+、Ａｇ+、Ｐｂ2+、Ｃｄ2+、Ｃｕ2+、Ｃａ2+、Ｈｇ2+、Ｃｌ-、Ｂｒ-、Ｉ-、ＳＣＮ-、ＣＮ-、Ｓ2-、Ｆ-、ＮＯ3-、ＣＯ2-及びＳＯ42-からなる群から選ばれた１種以上の無機イオンであることを特徴とする。
【０００８】
本発明の液体吐出装置の管理方法は、測定対象の無機イオンを含む水系の吐出液を貯蔵するタンクと、吐出液を吐出する液体吐出ヘッドと、タンクと液体吐出ヘッドを接続する流路部材と、を有する液体吐出装置を管理する方法であって、タンク、液体吐出ヘッド及び流路部材の内の少なくとも１か所において、測定対象の無機イオンを検出するイオン電極を用いて吐出液における測定対象の無機イオンの濃度を測定する工程を有し、測定対象の無機イオンは、Ｋ+、Ｎａ+、Ａｇ+、Ｐｂ2+、Ｃｄ2+、Ｃｕ2+、Ｃａ2+、Ｈｇ2+、Ｃｌ-、Ｂｒ-、Ｉ-、ＳＣＮ-、ＣＮ-、Ｓ2-、Ｆ-、ＮＯ3-、ＣＯ2-及びＳＯ42-からなる群から選ばれた１種以上の無機イオンであることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明では、イオン電極を用いるので、単純な装置構成により吐出液の濃縮度合いを高精度に検知することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に基づく液体吐出装置の一例の外観を示す斜視図である。
【図２】本発明に基づく液体吐出装置の別の例を示す斜視図である。
【図３】第１の実施形態の液体吐出装置での吐出液の供給系を示す模式図である。
【図４】第２の実施形態の液体吐出装置での吐出液の供給系を示す模式図である。
【図５】第３の実施形態の液体吐出装置での吐出液の供給系を示す模式図である。
【図６】第４の実施形態の液体吐出装置での吐出液の供給系を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。以下では、液体吐出装置がインクジェット記録装置である場合を例に挙げて本発明を説明するが、本発明が適用される液体吐出装置はインクジェット記録装置に限られるものではない。また、以下に述べる実施形態は、本発明の適切な具体例であるから、技術的に好ましい様々の限定が付けられている。しかしながら、本発明の思想に沿うものであれば、本発明を実施するための形態は、本明細書に記載された実施形態やその他の具体的方法に限定されるものではない。
【００１２】
図１は、本発明を適用可能な液体吐出装置の一例を示している。図１に示す液体吐出装置は、プリンタ、複写機、通信システムを有するファクシミリ、プリンタ部を有するワードプロセッサなどの装置などに適用可能な、シリアルスキャン方式のインクジェット記録装置として構成されたものである。このインクジェット記録装置は、さらには、各種処理装置と複合的に組み合わせた産業記録装置に適用可能である。シャーシ４０は、所定の剛性を有する複数の板状金属部材により構成されていて、この液体吐出装置の骨格をなす。シャーシ４０には、給送部４１と、搬送部４２と、液体吐出ヘッド４３を搭載して矢印Ｘの主走査方向に往復移動可能なキャリッジ４６と、が組み付けられている。給送部４１は、シート状の不図示の被記録媒体を液体吐出装置の内部へ自動的に給送し、搬送部４２は、給送部４１から１枚ずつ給送される被記録媒体を矢印Ｙの副走査方向に搬送する。副走査方向は、主走査方向と交差する方向であり、ここで示す例では直交する方向である。このような液体吐出装置では、キャリッジ４６とともに液体吐出ヘッド４３を主走査方向に移動させつつ液体吐出ヘッド４３の吐出口から吐出液を吐出する記録走査と、被記録媒体を副走査方向に搬送する搬送動作、とを繰り返す。これによって、被記録媒体上に記録（インクジェット記録装置であれば画像）が形成される。液体吐出ヘッド４３に対しては、図１には不図示のタンクから記録液などの吐出液が供給される。
【００１３】
図２は、本発明を適用可能な液体吐出装置の別の例を示している。図２に示す液体吐出装置は、図１に示したものと同様の用途に適したものであるが、長尺の液体吐出ヘッド１２０を用いるフルライン方式の装置である点で図１に示したものと異なっている。液体吐出装置は、液体吐出ヘッド１２０のほかに、シート状の被記録媒体２０１を図示Ｙ方向に連続的に搬送する搬送機構２０２を備えている。搬送機構２０２としては、本例のように搬送ベルトを用いる構成の他、搬送ローラなどを用いる構成であってもよい。本例においては、液体吐出ヘッド１２０として、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及びブラック（Ｂｋ）の各色の記録液を吐出するための４つの液体吐出ヘッド１２０Ｙ，１２０Ｍ，１２０Ｃ，１２０Ｂが備えられている。それらの液体吐出ヘッド１２０Ｙ，１２０Ｍ，１２０Ｃ，１２０Ｂに対しては、それらに対応する記録液が供給される。図示Ｙ方向に被記録媒体２０１を連続的に搬送しつつ、定位置の液体吐出ヘッド１２０から記録液を吐出することによって、被記録媒体２０１上にカラー画像を連続的に形成することができる。
【００１４】
［第１の実施形態］
図３は、本発明の第１の実施形態を説明する図であって、図１または図２に示した液体吐出装置において吐出液をタンクから液体吐出ヘッドに供給する供給系を示している。ここでは、図１の装置における液体吐出ヘッド４３及び図２に示す装置における液体吐出ヘッド１２０をまとめて液体吐出ヘッド２としている。液体吐出ヘッド２において、被記録媒体に対向する面には、複数の吐出口が形成された吐出口形成部材３が設けられている。ここでは図示されていないが、液体吐出ヘッド２では、吐出液を吐出するためのエネルギーを発生する記録素子が吐出口ごとに設けられており、記録素子を駆動することによって吐出液が吐出口から吐出されることになる。液体吐出ヘッド２から吐出すべき吐出液１０を貯蔵するタンク１が設けられている。タンク１と液体吐出ヘッド２との間は、可撓性を有して例えば液体吐出ヘッドを搭載したキャリッジの移動にも追従して曲がったり真っ直ぐになったりするチューブ状の流路部材４によって接続されている。これにより、タンク１から液体吐出ヘッド２に対して吐出液１０が供給されるようになっている。本実施形態では、吐出液としては水系の吐出液が用いられる。水系の吐出液とは、水、あるいは水に水溶性有機溶剤を溶解させたものを溶媒として用い、記録に用いる成分をこの溶媒に溶解あるいは分散させたものである。さらに本実施形態では、タンク１内、流路部材４内、あるいは液体吐出ヘッド２内の吐出液１０における測定対象の無機イオンの濃度を測定するためのイオン電極５が設けられている。図３に示したものではイオン電極５はタンク１に設けられている。さらに液体吐出装置には、液体吐出装置の全体の制御を行う制御部２０と、イオン電極５で得られた電位を測定してイオン濃度を算出する測定部（イオンメータ）２１とが設けられている。測定部２１で算出されたイオン濃度値は制御部２０に送られる。制御部２０は、液体吐出ヘッド２に設けられている記録素子の駆動制御も行う。
【００１５】
以下、本実施形態において用いられるイオン電極５について説明する。イオン電極は、溶液中に含まれる測定対象のイオンの濃度に対応した電極電位を発生する電極である。イオン電極は、その構造から、ガラス膜型、固体膜型、液膜型、隔膜型に分類される。具体的な測定範囲はイオン電極の種類により異なるが、共通して低濃度から高濃度までの広い範囲でイオンの濃度を測定できるのが特徴である。イオン電極は一般に比較電極（参照電極とも呼ぶ）と組み合わされて使用される。イオン電極の電極電位Ｅは、ネルンストの式より、式(1)によって表される。
【００１６】
【数１】
2017144652.tif 000003
ここで、Ｅ0は基準電位、Ｒは気体定数（８．３１４Ｊ Ｋ-1 ｍｏｌ-1）、Ｔは絶対温度で表した測定温度で、ｎは測定イオンの価数、Ｆはファラデー定数（９．６４９×１０-4Ｃ ｍｏｌ-1）、ｆは活量係数、ｃはイオンのモル濃度である。式(1)から明らかなように、測定イオンがカチオンの場合には吐出液中のイオン濃度が上昇すると電極電位が上昇する。したがって電極電位の測定値からイオン濃度を求めることができる。本実施形態に用いる無機イオンは、イオン電極で測定可能であるイオンである必要がある。一般にイオン電極で測定可能な無機イオンとしては、Ｋ+、Ｎａ+、Ａｇ+、Ｐｂ2+、Ｃｄ2+、Ｃｕ2+、Ｃａ2+、Ｈｇ2+、Ｃｌ-、Ｂｒ-、Ｉ-、ＳＣＮ-、ＣＮ-、Ｓ2-、Ｆ-、ＮＯ3-、ＣＯ2-、ＳＯ42-が広く知られている。したがって本実施形態で濃度の測定対象とされる無機イオンもこれらのイオンのうちの１種以上である必要がある。液体吐出装置の用途に応じ、これらのイオンの中から適切なイオンを選択し、吐出液に添加すればよいことになる。
【００１７】
次に、本実施形態において、無機イオンを用いて吐出液の濃縮度合いを検知する方法について説明する。吐出液中に添加するイオンとして、イオン電極で計測可能な無機イオンの中から測定対象のイオンを選択し、濃度既知の測定対象のイオンを吐出液中に添加し、図３に示す供給系に充填する。タンク１や液体吐出ヘッド２、流路部材４内で吐出液が放置され、吐出液中の水などの揮発成分が蒸発した場合であっても無機イオンは蒸発しないため、吐出液の濃縮度合いは、測定対象の無機イオンの濃度を測定することで算出することができる。図３に示したものではタンク１にイオン電極５を配置して吐出液中の無機イオン濃度を測定しているが、吐出液に接したところで無機イオン濃度を測定すればよいので、流路部材４や液体吐出ヘッド２にイオン電極５を配置するようにしてもよい。すなわち本実施形態においてイオン電極５は、タンク１、液体吐出ヘッド２及び流路部材４の内の少なくとも１か所に設けられる。
【００１８】
上記式(1)は、温度Ｔによって電極電位Ｅが変動することも示している。吐出液の温度の変化によっても電極電位Ｅが変化するため、測定対象のイオンについて得られた濃度値が本来の値からずれる場合がある。したがって、イオン濃度をより高精度に測定する際には、吐出液の温度が一定である方が好ましい。液体吐出ヘッドの代表的なものとして、熱を加えて吐出液を発泡させるサーマル方式、圧電素子の変形によって吐出液を吐出させるピエゾ方式があるが、いずれの方式を用いて吐出液を吐出させる際にも多少なりとも吐出液の温度変化が発生する。したがって、イオン電極５の配置場所は、温度変化が少ないタンク１や流路部材４の方が好ましい。
【００１９】
［第２の実施形態］
図４は、本発明の第２の実施形態における液体吐出装置内の吐出液の供給系を示している。なお図４においては、第１の実施形態におけるものと同様の部分に対しては同一の参照符号が付与されており、重複する説明を省略する。図４に示す構成では、タンク１から液体吐出ヘッド２に供給された吐出液のうち、吐出や液体吐出ヘッド２のクリーニングのための吸引動作によって消費された吐出液以外の部分が再びタンク１に戻されるようになっている。このため、液体吐出ヘッド２には、タンク１に充填された吐出液１０を液体吐出ヘッド２に供給するための流路部材４のほかに、流路部材１２の一端が接続している。流路部材１２の他端は、ポンプ１１と流路部材１３を介してタンク１に接続している。流路部材１２，１３は、液体吐出ヘッド２からタンク１へ吐出液を送るための回収用の流路部材である。この液体吐出装置では、タンク１、流路部材４、液体吐出ヘッド２及び回収用の流路部材１２，１３を経てタンク１に吐出液が循環し、ポンプ１１は、このように吐出液を循環させるための循環手段として機能する。
【００２０】
図４に示すような供給系の場合、吐出液が接することとなる部材の総表面積が図３に示す供給系よりも大きくなる傾向があり、また吐出液を循環させる構成であるため、吐出液が供給系内に滞留する時間も図３に示すものよりも長くなる傾向がある。このため、吐出液からの揮発成分の蒸発量も大きくなり、その結果、吐出液濃度が高くなることによる記録画像の品質の変化も大きくなる。したがって吐出液濃度の管理が図３に示した供給系よりも重要となる場合が多く、イオン電極５を用いた無機イオン濃度の測定を行うことがより好ましいものとなる。図４ではイオン電極５が流路部材４に配置されているが、タンク１にイオン電極５を配置するようにしてもよい。
【００２１】
また本発明者らの検討によれば、イオン電極を用いて吐出液中の測定対象の無機イオンの濃度を高精度に測定するためには、イオン電極に接する吐出液がなんらかの形態で流動していることがよいことが分かった。イオン濃度の測定を行うときは、制御部２０は液体吐出ヘッド２を駆動していないときであると考えられるから、図３に示す構成では吐出液を流動させることができない。その一方、図４に示す構成では、ポンプ１１によって吐出液を循環させることで、液体吐出ヘッド２から吐出液を吐出しない状態においても吐出液を流動させることができる。したがって図４に示す供給系を用いるときは、イオン濃度の測定を行う際に制御部２０によってポンプ１１を駆動し、タンク１→流路部材４→液体吐出ヘッド２→流路部材１２，１３→タンク１のように吐出液を循環させる。また、イオン電極５は、吐出液がより流動している流路部材４に設けることが好ましい。
【００２２】
［第３の実施形態］
図５は、本発明の第３の実施形態における液体吐出装置内の吐出液の供給系を示している。なお図５においては、第１または第２の実施形態におけるものと同様の部分に対しては同一の参照符号が付与されており、重複する説明を省略する。第２の実施形態でも説明したように、高い精度で吐出液のイオン濃度を測定するためには、イオン電極５の位置で吐出液が流動していることが好ましい。したがって図５に示したものは、図４に示した構成において、イオン電極５をタンク１内に配置するとともに、タンク１に吐出液を撹拌する撹拌手段である羽根状の撹拌器３１を設けている。撹拌器３１は、制御部３２によって制御されるモータ３２によって回転駆動される。制御部２０は、イオン電極５を用いて吐出液１０中の無機イオン濃度を測定するときは、モータ３２によって撹拌器３１を動作させ、さらに必要に応じてポンプ１１を駆動して吐出液がタンク１と液体吐出ヘッド２の間で循環するようにする。
【００２３】
［第４の実施形態］
図６は、本発明の第４の実施形態における液体吐出装置内の吐出液の供給系を示している。図６に示した供給系は、図５に示したものと同様のものであるが、外部から液体をタンク１に供給できるようにした流路部材１４がさらに設けられてタンク１に接続している点で、図５に示したものと異なっている。イオン電極５を用いて精度よくイオン濃度を測定するためには、適宜のタイミングでイオン電極５の校正を行うことが好ましい。図６に示した構成では、測定対象の無機イオンが添加されて無機イオン濃度が既知である液体をタンク１内に充填し、充填した液体のイオン濃度からイオン電極５の校正を行うようにする。校正のためにタンク１に充填される液体は、無機イオン濃度が既知の吐出液であってもよいし、吐出液ではないが水を含んで吐出液と同様の性状を有する液体であってもよい。このとき、既に液体吐出装置内にある吐出液を排出してから、無機イオン濃度が既知である液体をタンク１に充填してイオン電極の校正を行うようにしてもよい。
【００２４】
［吐出液が濃縮した場合の処理］
液体吐出装置において吐出液の濃縮が進行すると、被記録媒体に形成される記録（あるいは画像）の品位が劣化する。上述した第１乃至第４の実施形態によれば、液体吐出装置内の吐出液における測定対象の無機イオン濃度を求めることができ、これから、溶媒の蒸発などによる吐出液の濃縮度合いを求めることができる。イオン電極５を用いた測定によって求められた無機イオン濃度が予め定めた所定値を超えた場合に、以下に説明するような処理を行って記録品質の劣化を抑制することができる。
【００２５】
第１の処理として、液体吐出装置内に既に存在する吐出液を排出し、その後、未濃縮の吐出液インク（例えばフレッシュインク）を吐出液の供給系に充填する。具体的には、液体吐出装置内の吐出液が濃縮（例えば２０質量％相当が蒸発）した場合、濃縮した吐出液を排出した後、未濃縮の吐出液を充填することで、濃縮された吐出液を使用し続けた場合と比較して、記録品質の劣化を抑制することができる。
【００２６】
第２の処理として、吐出液が濃縮した場合であっても未濃縮の吐出液を用いた記録と同じ結果が得られるように、液体吐出ヘッドから液体を吐出する際の被記録媒体上での単位面積当たりの吐出ドット数を減少させて吐出量を減少させる。具体例としては、６００ｄｐｉ（被記録媒体上での２５．４ｍｍあたり６００ドット）平方当たりで１５ｎｇの吐出液を打ち込みを行うことを１００％ディーティと定義した際に、デューティ比を下げた記録を実行する。液体吐出装置内の吐出液が未濃縮であれば１００％ディーティでの記録を行うのに対して、吐出液が濃縮（例えば２０質量％相当が蒸発）した場合には、単位面積あたりの吐出液の打ち込みを行うドットの数を減らすようにする（例えば９５％デューティ）。これにより、濃縮した吐出液を用いた場合に、打ち込み量を減らさなかった場合に比べて記録品質の劣化が抑制される。
【００２７】
第３の処理として、液体吐出装置の外部から例えばタンク１に水を含む液体を導入し、濃縮した吐出液と混合させる。これにより吐出液が実質的に希釈されることになる。水を含む液体の導入には、例えば図６に示す構成であれば、流路部材１４を用いることができる。所定の記録品質が得られるのであれば、外部から充填される液体は、色材を含有しても含有してなくてもよい。具体例として、液体吐出装置内の吐出液が濃縮（例えば２０質量％相当が蒸発）した場合、未濃縮の吐出液を充填することで、この充填を行わなかった場合に比べて記録品位の劣化が抑制される。
【００２８】
［吐出液の詳細］
イオン電極５の特性上、測定対象の液のｐＨは、イオン濃度測定の精度に影響を与える因子となる。吐出液のイオン濃度をより高精度に測定するためには、液体吐出装置において用いる水系の吐出液のｐＨ変動が小さい方が好ましい。吐出液が、例えば、色材として顔料あるいは染料を含んでいるインクジェット記録用の吐出液（記録液）である場合には、化学的安定性や安全性を考慮すると、色材を構成する材料はアニオン性のものであることが多い。水系の溶媒への色材の溶解安定性あるいは分散安定性を考慮すると、吐出液のｐＨは、通常、７．０以上の中性あるいはアルカリ性領域となる。またｐＨの変動を小さくするためには、吐出液にｐＨの緩衝能を持たせればよい。したがって、各実施形態で用いられる水系の吐出液はそのｐＨが７．０以上であって、かつ、その吐出液のｐＨが緩衝能の範囲内にあることが好ましい。吐出液のｐＨが変動する要因としては、吐出液の保存時における空気中の二酸化炭素（ＣＯ2）ガスの混入などが挙げられ、このためｐＨは酸性側に変動することが多い。したがって、ｐＨ緩衝能は、元々の吐出液のｐＨに対して酸性側にあることが重要である。本明細書では、ｐＨ緩衝能を判定する方法として、吐出液１００ｇに対して１ｍｏｌ／ｌの塩酸水溶液を１ｍｌ添加したときの吐出液におけるｐＨ変化が１．５以内であれば、当該吐出液は緩衝能を有すると判断する。
【００２９】
水系の吐出液が色材として少なくとも顔料を含有する場合、本発明者らの検討によれば、測定対象の無機イオンとしてＮａ+、Ａｇ+、Ｃａ2+、ＮＯ3-及びＳＯ42-からなる群から選ばれた１種以上の無機イオンを使用することで、精度よく測定を行うことができた。精度よく測定できることの詳細な理由は不明であるが、吐出液中で顔料がこれらのイオンに対して相互作用を起こしにくく、このためイオン濃度測定に影響が及びにくいためと推測される。したがって、色材として少なくとも顔料を含有する吐出液を用いる場合には、Ｎａ+、Ａｇ+、Ｃａ2+、ＮＯ3-及びＳＯ42-からなる群から選ばれた１種以上のイオンを測定対象の無機イオンとして選定し、それに対応したイオン電極５を使用することが好ましい。また、より高精度にイオン濃度を測定する場合、系外からの混入がより少ないと考えられるＡｇ+を使用することが好ましい。
【００３０】
水系の吐出液が色材として少なくとも染料を含有する場合、本発明者らの検討によれば、測定対象の無機イオンとしてＡｇ+、Ｃａ2+及びＮＯ3-からなる群から選ばれた１種以上の無機イオンを使用することで、精度よく測定を行うことができた。精度よく測定できることの詳細な理由は不明であるが、吐出液中で染料がこれらのイオンに対して相互作用を起こしにくく、このためイオン濃度測定に影響が及びにくいためと推測される。したがって、色材として少なくとも顔料を含有する吐出液を用いる場合には、Ａｇ+、Ｃａ2+及びＮＯ3-からなる群から選ばれた１種以上のイオンを測定対象の無機イオンとして選定し、それに対応したイオン電極５を使用することが好ましい。また、より高精度にイオン濃度を測定する場合、系外からの混入がより少ないと考えられるＡｇ+を使用することが好ましい。
【００３１】
上述した各実施形態において、吐出液に含まれる測定対象の無機イオンの濃度は、質量換算で吐出液中に０．１ｐｐｍ以上４００００ｐｐｍ以下であることが好ましい。濃度が０．１ｐｐｍ未満であるとイオン電極を用いる測定の精度が悪化する可能性がある。また、４００００ｐｐｍを超えると、吐出液の保存安定性が悪化し、また、液体吐出ヘッドの吐出口に付着が起こるなどの悪影響が発生する可能性がある。液体吐出装置内で水系の吐出液が長時間にわたって滞留する場合、大気から吐出液に細菌やカビなどの微生物が混入、繁殖し、液体吐出ヘッドの吐出安定性等に影響を及ぼす場合がある。したがって、吐出液が長期間滞留する可能性がある場合には、抗菌効果を有する銀イオン（Ａｇ+）をイオン電極５で測定する無機イオンとして用いることが好ましい。
【実施例】
【００３２】
次に、実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、下記実施例によって限定されるものではない。
各実施例に共通のものとして、図３に示す供給系を有する液体吐出装置を作成した。また、イオン電極としては全て堀場製作所製のものを使用した。以下の説明では、イオン電極については、堀場製作所における品番のみを記載した。イオン電極による測定値の精度を確認するためにイオンクロマトグラフィーによる測定値との比較を行ったが、イオンクロマトグラフィー装置としては、Ｄｉｏｎｅｘ製  ＩＣＳ−５０００を用いた。なお、イオンクロマトグラフィーによる測定値に対してイオン電極による測定値が差を持たないように、試験前に既知濃度の溶液によってイオン電極を予め校正した。
各実施例及び比較例では吐出液を用いたが、これらの吐出液は、下記の表１〜３に示す割合で各成分を混合した後、十分に撹拌し、次いで、メンブレンフィルターにて加圧ろ過して調製した。メンブレンフィルターとしては孔径１．２μｍのポール製「ＨＤＣ  ＩＩフィルター」を使用した。なお、アセチレノールＥ１００は川研ファインケミカル社製の界面活性剤である。
【００３３】
［実施例１〜３、比較例１］
表１に示すように実施例１〜３及び比較例１の吐出液を調製した。なお、実施例１では無機イオンＡとしてはＫ+を使用し、そのために吐出液には硫酸カリウム（Ｋ2ＳＯ4）を添加し、吐出液中のＫ+濃度が０．００１質量％（１０ｐｐｍ）となるようにした。実施例２では無機イオンＢとしてＣａ2+を使用し、そのために吐出液に硝酸カルシウム四水和物（Ｃａ(ＮＯ3)2・４Ｈ2Ｏ）を添加し、吐出液中のＣａ2+濃度が０．００１質量％（１０ｐｐｍ）となるようにした。実施例３では無機イオンＣとしてＮＯ3-を使用し、そのために吐出液に硝酸カリウム（ＫＮＯ3）を添加し、吐出液１中のＮＯ3-濃度が０．０１質量％（１００ｐｐｍ）となるようにした。比較例１では無機イオンを添加しなかった。
【００３４】
【表１】
2017144652.tif 000004
【００３５】
イオン電極として実施例１では、比較電極と一体化した複合形のカリウムイオン電極６５８２−１０Ｃを使用した。実施例２は複合形のカルシウムイオン電極６５８３−１０Ｃを使用し、実施例３では複合形の硝酸イオン電極６５８１−１０Ｃを使用した。
実施例１〜３の吐出液を図３に示した構成の液体吐出装置に充填し、直後にそれぞれのイオン濃度をイオン電極５を用いて測定した。またイオン電極５によるイオン濃度の精度を検証するため、液体吐出装置内の吐出液の一部を抜き取ってイオンクロマトグラフィーにより測定した。イオン電極の測定精度を示す測定誤差ε［％］を式（２）より算出した。
【００３６】
【数２】
2017144652.tif 000005
ここでＣcは、イオンクロマトグラフィーによる測定によって得られたイオン濃度値であり、Ｃeは、イオン電極５を用いた測定により得られたイオン濃度値である。測定誤差結果を後述の表４に示す。
比較例１では、図３に示す液体吐出装置において、イオン電極の代わりに特許文献１に示す光学系を接続し、光学検知による濃度検知が可能かどうかを検討した。測定誤差結果を同様に表４に示す。
【００３７】
［実施例４，５］
表２に記載の実施例４〜５の吐出液を作製した。ここでは吐出液に水溶性樹脂を含有させているが、水溶性樹脂の調製方法は以下の通りである。
常法により合成した、質量平均分子量が５，０００、酸価が１２０ｍｇＫＯＨ／ｇであるスチレン−ｎ−ブチルアクリレート−アクリル酸共重合体（組成（モル）比３３：４４：２３）を、該共重合体の酸価と当量の水酸化カリウムで中和した。これに水を加えて、水溶性樹脂の含有量が１０．０％である樹脂水溶液を調製した。なお表２において水溶性樹脂の量は、固形分濃度で表されている。
また、実施例４，５とも無機イオンＢとしてＣａ2+を使用し、そのために吐出液に硝酸カルシウム四水和物（Ｃａ(ＮＯ3)2・４Ｈ2Ｏ）を添加し、吐出液中のＣａ2+濃度が０．００１質量％（１０ｐｐｍ）となるようにした。また、実施例４，５とも溶媒である水にＫＯＨを添加することにより、吐出液のｐＨを９．０に調整した。
【００３８】
【表２】
2017144652.tif 000006
【００３９】
実施例４の吐出液は、吐出液１００ｇに対して１ｍｏｌ／ｌの塩酸水溶液を１ｍｌ添加したときのｐＨ変化が１．５以内であったため、酸性側に緩衝能があると判断された。一方、実施例５の吐出液は同様の操作を行ったときのｐＨ変化が１．５を超えたため、緩衝能が無いと判断された。イオン電極としては、実施例４，５のいずれにおいても複合形のカルシウムイオン電極６５８３−１０Ｃを用いた。
実施例４，５の吐出液を図３に示す液体吐出装置に充填し、２５℃で３０日間放置し、その後の吐出液のイオン濃度をイオン電極を用いて測定した。またイオン電極５によるイオン濃度の精度を検証するため、液体吐出装置内の吐出液の一部を抜き取ってイオンクロマトグラフィーにより測定した。そして、実施例１〜３と同様に、式(2)に基づいて測定誤差εを算出した。測定誤差結果を表４に示す。
【００４０】
［実施例６〜９］
表３に示すように実施例６〜９の吐出液を調製した。実施例６〜９の吐出液は色材を含んでおり、インクジェット記録装置から吐出される記録液を模したものである。実施例６，７では無機イオンＤとしてＡｇ+を使用し、そのために吐出液に硝酸銀(I)（ＡｇＮＯ3）を添加し、吐出液中のＡｇ+濃度が０．００１質量％（１０ｐｐｍ）となるようにした。実施例８，９では、無機イオンＥとしてＣｕ2+を使用し、そのために吐出液に硝酸銅(II)三水和物（Ｃｕ(ＮＯ3)2・３Ｈ2Ｏ）を添加し、吐出液中のＣｕ2+濃度が０．００１質量％（１０ｐｐｍ）となるようにした。色材Ａとして、顔料であるＣＡＢＯＪＥＴ３００（Ｃａｂｏｔ製）を使用して吐出液中に分散させ、色材Ｂとして、染料であるＣ．Ｉ．  Ａｃｉｄ  Ｒｅｄ  ２４９を使用して吐出液中に溶解させた。
【００４１】
【表３】
2017144652.tif 000007
【００４２】
イオン電極として実施例６，７では銀イオン電極８０１１−１０Ｃを使用し、実施例８，９は銅イオン電極８００６−１０Ｃを使用した。
実施例６〜９の吐出液を図３に示した構成の液体吐出装置に充填し、直後にそれぞれのイオン濃度をイオン電極５を用いて測定した。またイオン電極５によるイオン濃度の精度を検証するため、液体吐出装置内の吐出液の一部を抜き取ってイオンクロマトグラフィーにより測定した。そして、実施例１〜３と同様に、式(2)に基づいて測定誤差εを算出した。測定誤差結果を表４に示す。
【００４３】
【表４】
2017144652.tif 000008
【００４４】
表４は、実施例１〜９及び比較例１での測定誤差結果を測定誤差の評価として示している。表４において、測定誤差評価の判断基準は、式(2)における測定誤差εが５％以下であれば「Ａ」と評価し、測定誤差εが５％を超えて２０％以内であれば「Ｂ」と評価し、測定誤差εが２０％を超えていれば「Ｃ」と評価するものである。さらに、イオン電極または光学検知で測定不可であれば、「Ｄ」と評価した。
【００４５】
実施例１〜３及び比較例１の結果において、比較例１は光学検知であるため、色材が含まれないクリアインクでは測定不可の結果となった。これに対して、吐出液に測定対象の無機イオンを含有させた実施例１〜３では、イオン電極を用いることによってイオンクロマトグラフィーによる測定と同等の精度でイオン濃度を測定できることが分かった。
実施例４，５において、実施例４では吐出液のｐＨがアルカリ側であり、ｐＨ緩衝能を有するため、２５℃で３０日間の放置後でもｐＨ変化が少なく、イオン電極での測定誤差が少なかった。これに対して実施例５は、同様の放置後においてイオン電極での測定誤差が比較的大きくなった。これは、実施例５の吐出液のｐＨはアルカリ側であるもののｐＨの緩衝能を有しないため、放置後のｐＨ変化が大きく、これによってイオン電極での測定誤差が大きくなったためと考えられる。
実施例６〜９において、色材として顔料および染料のいずれかが含まれている場合に銀イオンを用いてイオン濃度測定を行うことで測定誤差が少ない結果が得られた。これに対し、銅イオンを用いたときには、イオンと色材との相互作用に起因されると推測される測定誤差が比較的ある結果となった。
【００４６】
［実施例１０、比較例２，３］
容器内に吐出液を保存したときの測定精度を検証するために、容積１８０ｍｌのポリテトラフルオロエチレン製の密閉容器に実施例４と同じ吐出液を１００ｇ充填し、２５℃で３０日間保存し、保存前後で測定を行った。実施例１０では、複合形のカルシウムイオン電極６５８３−１０Ｃを用いてカルシウムイオンの濃度測定を行って保存前後での濃度測定値の変動率を求めた。比較例で２は電気導電率計ＥＳ−７１（堀場製作所製）を用いた導電率測定により、保存前後での導電率測定値の変動率を求めた。比較例３では、特許文献２に記載されたイオン選択性電界効果トランジスタを用いて電圧を検出し、保存前後での検出電圧値の変動率を求めた。なお、保存の前後で吐出液の質量測定を行うことにより、吐出液からの揮発成分の蒸発がなかったことを確かめた。ここでいう変動率δ［％］は、式(3)により求めた。
【００４７】
【数３】
2017144652.tif 000009
ここでｖbeforeは保存する前の測定値であり、ｖafterは保存を行った後の測定値である。このようにして得られた変動率δに基づいて、評価を行った。結果を表５に示す。
【００４８】
【表５】
2017144652.tif 000010
【００４９】
表５は、変動率の評価結果を示している。表５において、変動率評価の判断基準は、式(3)における変動率δが５％以下であれば「Ａ」と評価し、変動率δが５％を超えて２０％以内であれば「Ｂ」と評価し、変動率δが２０％を超えていれば「Ｃ」と評価するものである。実施例１０では、吐出液中のカルシウムイオン濃度について、吐出液の保存の前後で測定値がほとんど変化せず、良好な評価結果となった。これに対し、比較例２の導電率測定、及び比較例３のイオン選択性電界効果トランジスタによる検出電圧では、保存中に密閉容器内で容器中の空気から吐出液に混入した炭酸イオンの影響と思われる測定値変化により、測定値の変動が大きい結果となった。
【符号の説明】
【００５０】
１    タンク
２    液体吐出ヘッド
４，１２，１３    流路部材
５    イオン電極
１０    吐出液
【図１】
2017144652.tif 000011
【図２】
2017144652.tif 000012
【図３】
2017144652.tif 000013
【図４】
2017144652.tif 000014
【図５】
2017144652.tif 000015
【図６】
2017144652.tif 000016