JP2008119835A - Inkjet recorder and inkjet recording method - Google Patents
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Description
本発明はインクジェット記録装置、及び前記インクジェット記録装置を用いたインクジェット記録方法に関する。 The present invention relates to an ink jet recording apparatus and an ink jet recording method using the ink jet recording apparatus.
インクジェット方式は、電気熱変換素子や電気機械変換素子を利用してノズルから液滴を吐出することで画像を形成する方式である。キャリッジ内に設けられた記録ヘッドに安定してインクを供給するためには、ヘッド近傍にサブタンクを設けることが有効である。インクの供給にはインクタンクからインクチューブを介してサブタンクへと接続され、記録ヘッドへと流れる構成が一般的である。インクタンク内のインクはすべて使用されることが好ましいが、すべてを使い切るためにはインク残量を正確に判断する検知手段が必要となる。 The ink jet method is a method of forming an image by discharging droplets from a nozzle using an electrothermal conversion element or an electromechanical conversion element. In order to stably supply ink to the recording head provided in the carriage, it is effective to provide a sub tank near the head. In general, ink is supplied from an ink tank to a sub tank through an ink tube and flows to a recording head. It is preferable that all the ink in the ink tank is used, but in order to use up all of the ink, a detection means for accurately determining the remaining amount of ink is required.
これに対して、従来のインク残量検知手段では、サブタンク内のインク残量をインク液面を介して電気的な通電により判断させている(特許文献1参照)。
しかしながら、上記特許文献1に記載された技術は、サブタンク内のインク残量を検知できるものの、サブタンク内で発生するインクの泡による誤検知やキャリッ動作中には、液面が振動することで正確に検知判断することができない。 However, although the technology described in Patent Document 1 can detect the remaining amount of ink in the sub tank, the liquid level vibrates during false detection or a carry operation due to ink bubbles generated in the sub tank. Cannot be detected.
本発明は上記の観点に基づいてなされたものであり、インクの泡による誤検知は無く、また、キャリッジ動作中においても的確にインク残量を正確に把握することが可能なインクジェット記録装置およびインクジェット記録方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made based on the above-described viewpoint, and there is no erroneous detection due to ink bubbles, and an ink jet recording apparatus and an ink jet capable of accurately grasping the remaining amount of ink even during carriage operation An object is to provide a recording method.
上記目的を達成するため、本発明のインクジェット記録装置は、インクを貯留するサブタンクを備え、サブタンク内から供給されたインクを吐出する記録ヘッドを搭載したキャリッジと、サブタンク内にインクを供給するためのインクを貯留するインクカートリッジとを有するインクジェット記録装置において、サブタンク内におけるインク流動により負圧が発生すると通電し、負圧が発生していない状態では通電が解除されるインク残量検知手段と、インク残量検知手段の通電が解除された状態が一定の時間以上維持された場合、サブタンク内にインクを供給するインクカートリッジ内のインクがなくなったと判断する判断手段と、を有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, an inkjet recording apparatus of the present invention includes a sub tank that stores ink, a carriage on which a recording head that discharges ink supplied from the sub tank is mounted, and ink for supplying ink to the sub tank. In an ink jet recording apparatus having an ink cartridge for storing ink, an ink remaining amount detecting means that is energized when a negative pressure is generated by ink flow in the sub tank and is de-energized when no negative pressure is generated, and an ink And determining means for determining that the ink in the ink cartridge that supplies ink into the sub-tank is exhausted when the state where the energization of the remaining amount detecting means is released is maintained for a certain time or longer.
本発明によれば、インクの流動により発生するサブタンク内の負圧を利用して、通電方式のインク残量検知手段の通電状態でインクの有無を判断手段が判断する。このような方式とすることで、サブタンク内で発生するインクの泡による誤検知や、キャリッジ動作中における液面振動の影響を受けることなく、インクカートリッジ内のインクの有無を判断することができる。また、一定の時間以上、通電解除状態が維持された場合、インク無しと判断することで、インクカートリッジ内のインク残量をほとんどゼロにすることが可能となる。その結果、ヘッドの形状バラツキによる吐出量の変動や環境差による吐出量の変動があった場合においても、安定してインクを使い切ることが可能となる。 According to the present invention, using the negative pressure in the sub-tank generated by the ink flow, the determination unit determines the presence or absence of ink in the energized state of the energization type ink remaining amount detection unit. By adopting such a method, it is possible to determine the presence or absence of ink in the ink cartridge without being affected by erroneous detection due to ink bubbles generated in the sub-tank or liquid level vibration during carriage operation. Further, when the energization release state is maintained for a certain time or more, it is possible to make the ink remaining amount in the ink cartridge almost zero by determining that there is no ink. As a result, even when there is a variation in the ejection amount due to variations in the shape of the head or a variation in the ejection amount due to environmental differences, it is possible to use up the ink stably.
(実施形態)
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
(Embodiment)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は本発明の一実施形態に係わるインクジェット記録装置を示す上面図である。 FIG. 1 is a top view showing an ink jet recording apparatus according to an embodiment of the present invention.
本実施形態のインクジェット記録装置は、比較的大判の記録用紙(記録媒体)に記録を行うものであり、装置本体2は紙搬送系ユニットを含む。 The ink jet recording apparatus of this embodiment performs recording on a relatively large recording sheet (recording medium), and the apparatus main body 2 includes a paper transport system unit.
キャリッジ1は、6個の記録ヘッド5を搭載して移動し、これにより、記録ヘッド5の記録用紙に対する往復走査が可能となる。すなわち、キャリジ1は、ガイド軸33によりこれに沿って移動可能に案内支持されており、また、ベルト34を介して伝達される駆動力によって往復移動できるものである。なお、使用インクとしては、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの他に、さらに粒状間の低減を目的とした淡シアン、淡マゼンタを加えた計6色が採用されている。 The carriage 1 moves with the six recording heads 5 mounted thereon, thereby enabling reciprocal scanning of the recording head 5 with respect to the recording paper. That is, the carriage 1 is guided and supported by the guide shaft 33 so as to be movable along the guide shaft 33, and can be reciprocated by a driving force transmitted through the belt 34. In addition to the cyan, magenta, yellow, and black ink used, a total of six colors including light cyan and light magenta for the purpose of reducing graininess are employed.
回復機構30A、30Bは、キャップを備えて各記録ヘッド5の不図示のポンプを駆動源として吸引動作を行い、また、記録ヘッドの不使用時に記録ヘッドを保護する。記録ヘッドは電気熱変換素子や電気機械変換素子を利用してノズルからインクを吐出することで画像を形成する予備吐出インク受領箱31は各記録ヘッド5の予備吐出動作によって吐出されるインクを受容する。ワイピング機構32は、各記録ヘッド5の吐出口面のワイピング動作を行う。 The recovery mechanisms 30A and 30B have caps and perform a suction operation using a pump (not shown) of each recording head 5 as a driving source, and protect the recording head when the recording head is not used. The recording head uses an electrothermal conversion element or an electromechanical conversion element to eject ink from the nozzles to form an image, and the preliminary ejection ink receiving box 31 receives the ink ejected by the preliminary ejection operation of each recording head 5. To do. The wiping mechanism 32 performs a wiping operation on the ejection port surface of each recording head 5.
以上の装置構成において、キャリッジ1は、ホスト装置から記録データを受け取ると、図示しない紙搬送ユニットによって送られる記録用紙に記録すべく、ガイド軸33に沿った方向(主走査方向)に移動するように制御される。これにより、各記録ヘッド5の走査が行なわれ記録用紙に1バンド分の画像などが記録される。そして、記録用紙はキャリッジ1と直交する方向(副走査方向)に1バンド分、紙搬送ユニットによって搬送される。キャリッジ1の移動経路に沿ってキャリッジ1の移動位置を検出するためのエンコーダフィルム35が配設されており、キャリッジ1に搭載されたエンコーダセンサがこれを検出する信号に基づいてキャリッジ1の位置を知ることができる。また、このエンコーダの位置検出に基づいてキャリッジ1のホームポジションへの移動が制御される。
In the above apparatus configuration, the carriage 1 moves in a direction (main scanning direction) along the guide shaft 33 in order to record on recording paper sent by a paper transport unit (not shown) when receiving recording data from the host device. Controlled. Thereby, each recording head 5 is scanned, and an image for one band is recorded on the recording sheet. Then, the recording paper is transported by the paper transport unit for one band in the direction orthogonal to the carriage 1 (sub-scanning direction). An
それぞれの記録ヘッド5には、上記の副走査方向に1200dpi(ドット/インチ)の密度で、1280個の吐出口が配列されている。各吐出口に連通したインク液路内には、ピエゾ素子を変形させることにより、その圧力によってインクを吐出させるための電気機械変換体が設けられている。 Each recording head 5 has 1280 ejection openings arranged at a density of 1200 dpi (dots / inch) in the sub-scanning direction. An electromechanical transducer for ejecting ink by the pressure of the piezoelectric element by deforming the piezoelectric element is provided in the ink liquid path communicating with each ejection port.
図2は、本実施形態における制御系回路の構成を示すブロック図である。 FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the control system circuit in this embodiment.
主制御部300は演算、制御、判別、設定などの処理動作を実行するCPU301と、主制御部300はこのCPU301によって実行すべき制御プログラム等を格納するROM302を有する。さらに主制御部300は、記録データのバッファやCPU301による処理のワークエリア等として用いられるRAM303、及び入出力ポート304などを備える。
The
入出力ポート304には、前述の搬送モータ(LFモータ)312、キャリッジモータ(CRモータ)313、及び記録ヘッド5などの各駆動回路305,306,307,309が接続されている。さらに入出力ポート304には、サブタンク内に貯留されたインクの残量を検知する残量検知センサ(残量検知手段)314やキャリッジ1のホームポジションを検出するホームポジションセンサ310などのセンサ類が接続されている。また、主制御部300はインターフェース回路311を介して不図時のホストコンピュータに接続されている。残量検知センサ(残量検知手段)314は、後述する供給バルブ63、供給バルブフタ67、インク残量検知接触部材72、負圧バネ60および定電流電源73を有する。
The input /
図3は、本発明の実施形態であるインク供給経路の全体図である。 FIG. 3 is an overall view of the ink supply path according to the embodiment of the present invention.
インクカートリッジ55内にはインク袋54が内在しており、樹脂フィルム53によってパッキングされている。インク袋54内のインクは、ジョイント52によって接続されているインクチューブ51を通りキャリッジ1内のサブタンク50へと供給される。記録ヘッド5から画像形成のための吐出が行われることによって発生する負圧によってサブタンク50内にインクが流入する構成になっている。
An ink bag 54 is included in the
図4は、本発明の実施形態であるサブタンクの断面図である。 FIG. 4 is a cross-sectional view of a sub tank according to an embodiment of the present invention.
サブタンク50は、フィルタ64を収納するフィルタ収納室80と、供給バルブ63、バルブバネ62および負圧バネ60を収納するバルブ収納室81と、記録ヘッド5へとインクを供給するインク供給路82とを有する。
The sub tank 50 includes a
バルブ収納室81とフィルタ収納室80とは供給バルブ窓66で連通しており、バルブ収納室81とインク供給路82とは連通路82aで連通している。供給バルブ窓66を構成する壁面50aの、後述する供給バルブフタ67と当接する部分にはインク残量検知接触部材72が設けられている。
The valve storage chamber 81 and the
供給バルブ63は、第1腕部62bと第2腕部62cとで概ね構成されたL字形状の部材である。第1腕部62bの先端部分には、供給バルブ窓66を開閉するための供給バルブフタ67が設けられている。第1腕部62bの先端部分であって、供給バルブフタ67が設けられている側とは反対側はバルブバネ62により供給バルブ窓66側へと付勢されている。第1腕部62bの根元部分近傍、すわなち、第2腕部62cに近い側には支点62aが形成されている。供給バルブ63は、壁面50aに当接した支点62aを中心に回動可能に設けられている(図中矢印71a、71b参照)。
The supply valve 63 is an L-shaped member generally constituted by a
第1腕部62bの根元から概ね直角に延びる第2腕部62cの先端部62c1は押圧部材62dに当接している。また、押圧部材62dは負圧バネ60により第1腕部62bと第2腕部62cの先端部62c1との当接を解除する方向(矢印70で示す左方向)に付勢されている。先端部62c1は、押圧部材62dが負圧バネ60を縮める方向(矢印70で示す右方向)に移動することで、図中下方(矢印71aで示す下方向)に押し下げられるように面取り62C2が形成されている。
A tip end portion 62c1 of the
次に、本実施形態のサブタンク50におけるインクの供給方法、供給バルブ63の動作、およびインク残量の検知方法について説明する。 Next, the ink supply method, the operation of the supply valve 63, and the ink remaining amount detection method in the sub tank 50 according to the present embodiment will be described.
インクカートリッジ55から供給されたインクは、矢印68の方向からサブタンク50内へと供給される。シールゴム65は、インクチューブ51とサブタンク50間で外気が混入することを防止する役割を持つ。サブタンク50内に流入したインクは、フィルタ64を介して供給バルブ窓66を通過し、矢印69の方向へ供給され、記録ヘッド5へと運ばれる。シールゴム61は、記録ヘッド5とサブタンク5間で外気が混入することを防止する役割を持つ。
The ink supplied from the
記録ヘッド5からインクが吐出することでサブタンク5内のインクは、矢印69の方向へ移動する。このインクの移動によって発生した負圧により負圧バネ60は縮む方向へ力が働く(矢印70で示す右方向)。これにより、第2腕部62cは図中下方(矢印71aで示す下方向)に押し下げられる。そうすると、供給バルブ63は支点62を中心に図中反時計方向に回動するため、第1腕部62bはバルブバネ62を押し縮めながら供給バルブ窓66から離れる方向(矢印71bで示す左方向)に移動する。つまり、供給バルブ63は供給バルブフタ67が開く方向へと動く。供給バルブフタ67が開くことで矢印68の方向からインクがサブタンク5内に流入し、負圧によって縮められていた負圧バネ60は、延びて再び元の状態へ戻る。負圧バネ60が延びることで押圧部材62dは矢印70で示す左方向へと移動し、これに伴い、第2腕部62cは矢印71aで示す上方向へと移動する。そうすると、供給バルブ63は支点62を中心に図中時計方向に回動するため、第1腕部62bはバルブバネ62に付勢されながら供給バルブ窓66に当接する方向(矢印71bで示す左方向)に移動する。つまり、供給バルブ63は供給バルブフタ67が閉じる方向へと動く。供給バルブフタ67がインク残量検知接触部材72に当接することで供給バルブ窓66が閉じる。
When ink is ejected from the recording head 5, the ink in the sub tank 5 moves in the direction of the
定電流電源73はインク供給バルブフタ67とインク残量検知接触部材72とに電気的に接続されている。インク供給バルブフタ67とインク残量検知接触部材72とが当接している状態、すわなち、供給バルブ63が閉じている状態では通電状態となる。インク供給バルブフタ67とインク残量検知接触部材72とが当接していない状態、すわなち、供給バルブ63が開いている状態では通電が解除される。
The constant
画像形成時には、記録ヘッド5から吐出が行われるタイミングにあわせて、供給バルブフタ67は開閉を繰り返す。また、回復動作時も同様に、供給バルブフタ67は開閉を繰り返す。すわなち、インクの吐出や回復動作によりインク供給バルブフタ67は不連続に開閉を繰り返し、通電、通電解除が繰り返し行われている状態が検出された場合は、インクカートリッジ55内のインク袋54中にインクが存在していると、CPU301は判断する。
At the time of image formation, the
一方、インクカートリッジ55内のインク袋54中のインクが空になるとサブタンク50内へのインク供給が停止し、インク供給バルブフタ67は、開いた状態が維持される。インクを吐出させるための吐出パルス信号が出力された、あるいは、回復動作を実行するための吐出パルス信号が出力された状態において、インク供給バルブフタ67が開き、通電解除状態が一定時間以上維持された場合、インク無しとCPU301は判断する。
On the other hand, when the ink in the ink bag 54 in the
以上本実施形態は、インクの流動により発生するサブタンク内の負圧を利用して供給バルブを開閉させ、通電方式のインク残量検知手段の通電状態でインクの有無をCPUが判断する。このような方式とすることで、サブタンク内で発生するインクの泡による誤検知や、キャリッジ動作中における液面振動の影響を受けることなく、インクの有無を判断することができる。また、一定の時間以上、通電解除状態が維持された場合、インク無しと判断することで、インクカートリッジ内のインク残量をほとんどゼロにすることが可能となる。その結果、ヘッドの形状バラツキによる吐出量の変動や環境差による吐出量の変動があった場合においても、安定してインクを使い切ることが可能となる。 As described above, in this embodiment, the supply valve is opened and closed using the negative pressure in the sub tank generated by the flow of ink, and the CPU determines the presence or absence of ink in the energized state of the energization type ink remaining amount detecting means. By adopting such a method, it is possible to determine the presence or absence of ink without being affected by erroneous detection due to ink bubbles generated in the sub-tank or liquid level vibration during carriage operation. Further, when the energization release state is maintained for a certain time or more, it is possible to make the ink remaining amount in the ink cartridge almost zero by determining that there is no ink. As a result, even when there is a variation in the ejection amount due to variations in the shape of the head or a variation in the ejection amount due to environmental differences, it is possible to use up the ink stably.
複数のインク吐出口を備える記録ヘッドを有するインクジェット記録装置であれば、同一又は異なる色彩のインクを用いて記録するカラー記録装置でも同様に本発明を適用することができ、同様の効果を達成し得るものである。さらに、同一色彩で異なる濃度で記録する階調記録装置、さらには、これらを組み合わせた記録装置の場合にも、同様に本発明を適用することができ、同様の効果を達成し得るものである。 As long as the ink jet recording apparatus has a recording head having a plurality of ink discharge ports, the present invention can be similarly applied to a color recording apparatus that records using ink of the same or different colors, and achieves the same effect. To get. Furthermore, the present invention can be similarly applied to a gradation recording apparatus that records at the same color and at different densities, and also a recording apparatus that combines these, and the same effect can be achieved. .
さらに、本発明は、記録手段とインクタンクを一体化した交換可能なインクジェットカートリッジを用いる構成にも同様に適用することができ、同様の効果が得られるものである。 Furthermore, the present invention can be similarly applied to a configuration using a replaceable ink jet cartridge in which a recording unit and an ink tank are integrated, and the same effect can be obtained.
また、本発明は、特にインクジェット記録方式の中でも、機械エネルギーを利用してインクを吐出する方式の記録手段を使用するインクジェット記録装置において優れた効果をもたらすものである。もっとも、熱エネルギーを利用してインクを吐出する方式の記録手段を使用するインクジェット記録装置においても同様の効果をもたらすものである。
(実施例)
以下に実施例をあげて、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明の様態はこれに限定されるものではない。
The present invention also provides an excellent effect in an inkjet recording apparatus that uses a recording unit that discharges ink using mechanical energy, among other inkjet recording systems. However, the same effect can be obtained in an ink jet recording apparatus that uses recording means that ejects ink using thermal energy.
(Example)
The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the embodiment of the present invention is not limited thereto.
比較例1は、記録ヘッドから吐出されるインク量をカウントする方式において、連続印刷を行い、インクジェット記録装置内でインク無しのフラグが立ったときのインクカートリッジ内のインク残量を測定した結果を表1に示す。すわなち、比較例1は本発明の通電方式による残量検知手段を設けたものではない。 In Comparative Example 1, in the method of counting the amount of ink ejected from the recording head, continuous printing was performed, and the result of measuring the remaining amount of ink in the ink cartridge when the no-ink flag was set in the inkjet recording apparatus was measured. Table 1 shows. That is, Comparative Example 1 is not provided with the remaining amount detecting means by the energization method of the present invention.
記録ヘッドとしては、インクの吐出量が平均値である吐出量中ヘッドに対して、10%多い吐出量大ヘッドと、10%少ない吐出量小ヘッドとを用いた。これら各ヘッドを温度30度、湿度80%環境下、温度20度、湿度50%環境下、温度15度、湿度10%環境下でインクタンクが新品の状態から、インク無しのフラグが立つまで連続印刷を行ったときのインク残量をそれぞれ計測した。 As the recording head, a large ejection amount head with 10% more ejection head and a smaller ejection amount head with 10% less than the medium ejection amount head with an average ink ejection amount were used. Each of these heads is continuously operated from a new ink tank to a no-ink flag under a temperature of 30 degrees, a humidity of 80%, a temperature of 20 degrees, a humidity of 50%, a temperature of 15 degrees, and a humidity of 10%. The amount of ink remaining when printing was measured.
記録ヘッドの吐出量バラツキや環境による吐出量変動によって、インクカートリッジ内のインク残量にはバラツキが生じ、6mlから49ml範囲で使い切れないインクが発生する。 Due to variations in the ejection amount of the recording head and variations in the ejection amount due to the environment, the remaining amount of ink in the ink cartridge varies, and ink that cannot be used in the range of 6 ml to 49 ml is generated.
一方、実施例1は、本発明の通電方式による残量検知手段を設け、連続印刷を行い、インクジェット記録装置内でインク無しのフラグが立ったときのインクカートリッジ内のインク残量を測定した。なお、インク吐出用の駆動信号、あるいは回復動作用の駆動信号がON状態で、インク供給バルブフタ67が開き、定電流電源73から供給されている通電が解除され、その状態が2秒以上継続した場合にCPU301はインク無しと判断した。実施例1におけるインク残量を表2に示す。
On the other hand, Example 1 was provided with the remaining amount detection means by the energization method of the present invention, performed continuous printing, and measured the remaining amount of ink in the ink cartridge when the no ink flag was set in the ink jet recording apparatus. When the ink ejection drive signal or the recovery operation drive signal is in the ON state, the ink
記録ヘッドとしては、インクの吐出量が平均値である吐出量中ヘッドに対して、10%多い吐出量大ヘッドと、10%少ない吐出量小ヘッドとを用いた。これら各ヘッドを、温度30度、湿度80%環境下、温度20度、湿度50%環境下、温度15度、湿度10%環境下でインクタンクが新品の状態から、インク無しのフラグが立つまで連続印刷を行ったときのインク残量をそれぞれ計測した。 As the recording head, a large ejection amount head with 10% more ejection head and a smaller ejection amount head with 10% less than the medium ejection amount head with an average ink ejection amount were used. Each of these heads is in a temperature of 30 degrees, a humidity of 80% environment, a temperature of 20 degrees, a humidity of 50% environment, a temperature of 15 degrees and a humidity of 10% environment, from the new ink tank to the no ink flag The amount of ink remaining when continuous printing was performed was measured.
記録ヘッドの吐出量バラツキや環境による吐出量変動があるものの、インクカートリッジ内のインク残量にはバラツキがほとんどなく、安定して3ml以下の残量までインクを使い切ることが可能となっている。 Although there is a variation in the ejection amount of the recording head and a variation in the ejection amount due to the environment, there is almost no variation in the remaining amount of ink in the ink cartridge, and it is possible to stably use up the ink to a remaining amount of 3 ml or less.
1 キャリッジ
5 記録ヘッド
50 サブタンク
301 CPU
314 インク残量検知センサ
1 Carriage 5 Recording head 50
314 Ink remaining amount detection sensor
Claims (8)
前記サブタンク内におけるインク流動により負圧が発生すると通電し、負圧が発生していない状態では通電が解除されるインク残量検知手段と、
前記インク残量検知手段の通電が解除された場合、前記サブタンク内にインクを供給するインクカートリッジ内のインクがなくなったと判断する判断手段と、を有することを特徴とするインクジェット記録装置。 In an ink jet recording apparatus, comprising: a sub-tank for storing ink; a carriage having a recording head for discharging ink supplied from within the sub-tank; and an ink cartridge for storing ink for supplying ink to the sub-tank. ,
An ink remaining amount detecting means that is energized when a negative pressure is generated by the ink flow in the sub-tank and is de-energized when no negative pressure is generated;
An ink jet recording apparatus comprising: a determination unit that determines that the ink in the ink cartridge that supplies ink into the sub tank is exhausted when the energization of the ink remaining amount detection unit is released.
請求項1ないし7のいずれかに記載のインクジェット記録装置を用いて画像を形成することを特徴とするインクジェット記録方法。 An image is recorded using an ink jet recording apparatus that includes a sub tank for storing ink and performs recording by discharging ink from the recording head while reciprocally scanning a carriage on which a recording head for discharging ink supplied from the sub tank is mounted. In the ink jet recording method for forming
An ink jet recording method comprising forming an image using the ink jet recording apparatus according to claim 1.
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